第202期 2023年12月刊
 
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發行人:吳育任所長  編輯委員:曾雪峰教授  主編:林筱文  發行日期:2023.12.30
 
 

本所孫啟光教授榮膺「國科會112年度傑出特約研究員」,特此恭賀!

 

本所孫啟光教授指導王鵬瑞博士生榮獲「科林研究論文優等獎」,特此恭賀!

 

本所教授指導碩、博士生榮獲「OPTIC 2023 Student Paper Award」,獲獎資訊如下,特此恭賀!

獲獎學生 獎項 指導教授

劉艾音

(博士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Third Harmonic Generation Enhanced by Quasi-Bound States in the Continuum in All-Dielectric Metasurfaces

曾雪峰

陳以佳

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:3-D imaging of dynamic activities in human corneal epithelial cells with full-field optical coherence tomography

黃升龍

黃崇恩

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Miniaturized two-photon fiber-endoscopy for mice brain imaging

孫啟光

王遠超

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Improving Output Power Efficiency of InGaN/GaN Green Micro-LEDs through Selective Sidewall Ion Implantation

黃建璋

卓緯榮

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Optimization of Differential-Phase-Shift Quantum Key Distribution for Enhanced Key Rate

吳育任

黃懷槿

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:The effects of V-defect semipolar sidewall plane on the red InGaN MQW LEDs with random alloy fluctuation effects

吳育任

邱靖容

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Study the Scaling of AlGaN Back Barrier in GaN HEMTs

吳育任

黃信雯

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Study of Bilayer MoS2 and WSe2 Transport Properties and Their Application in MOSFET

吳育任

王建智

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Oral

論文名稱:Full-eye imaging using swept-source OCT based on HCG-VCSEL

李翔傑

許謹安

(博士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Optoelectronic Properties of (PEA)2PbI4 Two-Dimensional Perovskite Nanoflakes

陳奕君

吳孟珊

(博士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Development of a multifunctional catheter-based optical coherence tomography system for oral cavity and endocervical canal imaging

李翔傑

邱景皇

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Blue triplet-triplet annihilation organic light-emitting diode based on boron-containing anthracene derivative and bilayer structure

李君浩

陳瑋志

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Simulations of the performance of different hyper triplet-triplet fusion OLEDs with carriers and exciton

吳育任

黃呈安

(碩士生)

OPTIC 2023 Student Paper Award - Poster

論文名稱:Enhancing Automated Skin Layer Segmentation in Optical Coherence Tomography Images Using U-Net

李翔傑

 

本所吳育任教授、王倫教授代表本所參加電資學院隊,榮獲本校112學年度校長盃教職員工慢速壘球聯誼賽冠軍,特此恭賀!

 

 

 
 
11月份「光電所專題演講」(整理:簡璟)
時間: 112年11月10日(星期五)下午2時20分
講者: 王蒞君教授(國立陽明交通大學電機工程學系)
講題: Exploring 6G Base Stations Technologies for Future Resilient, Sustainable, and Eco-Friendly Smart City

 

王蒞君教授(右)與本所李翔傑教授(左)合影

 

時間: 112年11月17日(星期五)下午2時20分
講者: 劉舜維教授(明志科技大學電子工程系)
講題: Organic Functional Electronics: Imagers Surpassing Human Perception

 

劉舜維教授(左)與本所李翔傑教授(右)合影

 

12月份「光電所專題演講」(整理:簡璟)
時間: 112年12月8日(星期五)下午2時20分
講者: 陳威宇執行長(元盛生醫電子股份有限公司)
講題: 最壞的時代,也是最好的時代—創業13年心路分享

 

陳威宇執行長(右)與本所李翔傑教授(左)合影

 

 
 

The Highly-efficiency 1.55-µm DFB laser with ns-level pulsed for LiDAR applications

Professor Chao-Hsin Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 吳肇欣教授

Our team demonstrated a highly efficient 1.55 µm distributed feedback (DFB) laser diode. The optimized epitaxial structure resulted in a low threshold current of 12 mA and a high operating efficiency of 0.433 W/A. The laser exhibited stable single mode characteristics in both high bias current and wide temperature range testing. Additionally, the ns-level pulsed operation characteristics of the DFB laser were verified, achieving a pulse peak power of 6.27 W with a pulse optical width of 20.4 ns. The watt-level pulse optical power was achieved with a single active region. With its eye-safe wavelength, high operating efficiency, stable single-mode spectral characteristics, and high pulse optical power, the 1.55 µm DFB laser is a promising light source for ToF-based LiDAR systems.

Under continuous-wave operation, the resistance is 3.17 ohm, and the optical power reaches 91 mW with a current of 0.3 A. In addition, the DFB laser displays excellent wavelength stability, maintaining an SMSR of over 33 dB even at high temperatures, thus ensuring stable single longitudinal mode operation. Then we estimate the pulse operation of the DFB laser using the narrow pulse generator. When Vbus is 50 V and Tdriver (pulse generator) is 18.5 ns, the experimental results show the time widths of the shunt current and optical signal are 14.58 and 20.4 ns, respectively. The pulse energy received by the pyroelectric sensor is 128 nJ, and the pulse peak power reaches up to 6.27 W.

 

This work has been published in Optics Letters: Te-Hua Liu, Hao-Tien Cheng, Jau-Yang Wu, and Chao-Hsin Wu*, "Achieving ns-level pulsed operation of up to 6.27 W with a 1.55-µm BH-DFB laser for LiDAR applications," Opt. Lett. 48, 3071-3074 (2023)

 

Fig. 1. (upper) Experimental configuration for ns-level short-pulse operation. (lower) (a) Electrical signal of the driver when Tdriver is 38.1 ns. (b) Electrical signal of the driver when Tdriver is 18.5 ns. (c) Electrical signal of the driver when Tdriver is 1.2 ns. (d) The oscilloscope monitors the shunt current and the optical signal of the FSP when Tdriver is set as 18.5 ns. (e) Comparison of the pulse energy received by the pyroelectric sensor under a range of Vbus and Tdriver parameters. (f) Comparison of the pulse peak power of the pulsed laser driver with the pulse width under different Vbus.

 

 
 

— 資料提供:影像顯示科技知識平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃巖教授、黃茂愷 —

讓夜晚如同白天

從民用到軍事應用,夜間條件下的影像和測距是備受追捧的能力。然而,傳統的夜視功能因為受到噪訊和模糊的“鬼影”效應的限制,使得熱成像的測距能力仍然具有挑戰性。

 

  圖一、傳統與改良夜間成像之影像品質與白天RGB影像之比較

現在,美國普渡大學和密西根州立大學的Fanglin Bao及其同事展示了一種基於熱感測方法,其夜間成像品質(如圖一中所示)與傳統的夜視能力相比,更接近於白天的RGB圖像(Nature 619, 743–748; 2023)。在他們名為“熱輔助檢測和測距”的工作中,團隊利用調控發射光譜和人工智慧來識別場景中的特定材料。他們還展示了在夜間可以和白天RGB影像有著相同測距的能力。

該作者Zubin Jacob告訴《自然光子學》(Nature Photonics),傳統的熱成像圖像當中缺乏解析度、對比度和紋理,這些原因導致了“鬼影”效應。團隊表明,紋理的缺乏與解析度或傳統的噪訊問題不太相關,而是與其他物體的間接熱輻射對感興趣的物體進行重新散射更為有關。Jacob解釋說,這個問題以及溫度和輻射率(emissivity)分布之間的交織,導致了紋理的丟失(即鬼影效應)。團隊展示了一種人工智慧演算法,可同時解析這三種屬性:溫度、輻射率和紋理。

儘管團隊在場景中假設對於材料的光譜輻射率分布具有背景知識,但Jacob指出,「該演算法可以處理多達50%的未知物體。在這方面它非常強健。但需要注意的是,如果我們對場景中的物體有較少了解,我們就需要更高光譜解析度的熱成像。」

數據收集是一個瓶頸,只能使用靜態圖像做示範無法使用影片。當被問及如何實現每秒數十幀時,Jacob概述說:「我們將需要新的硬體、新的高光譜/多光譜相機以及修改演算法。這是一項艱鉅的任務,但我認為在五年內我們可以實現。」

團隊採用了立體視覺的方法去實現測距。Jacob告訴《自然光子學》:「我們將兩個相機的距離當作為已知的基準值。立體視覺是一種幾何技術,非常類似於三角測量。我們透過比較兩幅圖像再使用已知的基準,來萃取深度。立體視覺演算法需要靠紋理來配對左圖像和右圖像。傳統的熱成像測距精準度較差,因為它們缺乏紋理。...我們的方法可以提高在夜間的測距精準度,使其可以媲美白天的RGB圖像的測距。」

然而在尺寸、重量和電源需求方面,對於未來的應用,還存在一些注意事項。例如,Jacob不只提到了紅外線輻射熱測量計的應用,也有提到由於龐大的熱攝像機冷卻裝置和光譜儀,使得該裝置大小有如微波爐一般。此外,苛刻的電源要求可能不太適用於自動駕駛車輛,但Jacob鼓舞人心地總結道:「如果我們可以利用奈米光子學的進展來克服對於冷卻功能的需求,這個技術將對現實世界產生影響,而我們正在朝著這個目標努力。」

 

參考資料:

Pile, D., "Turning night into day," Nature Photonics 17, page 843 (2023)
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01297-8
DOI:10.1038/s41566-023-01297-8

參考文獻:

Bao, F., et al., "Heat-assisted detection and ranging," Nature 619, pages 743-748 (2023)
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06174-6
DOI:10.1038/s41586-023-06174-6

 

 
 
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