本所黄升龙教授荣获「2023年度国科会杰出研究奖」，特此恭贺！

本所3月份演讲公告：

Development of an automatic analysis algorithm for the quantitative assessment of the human skin with a portable optical coherence tomography system

Professor Hsiang-Chieh Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 李翔杰教授

Optical coherence tomography (OCT) enables noninvasive, real-time, and volumetric imaging of skin architectures. In this study, we collected skin OCT images from different human body sites of 25 subjects with a prototype, portable spectral-domain OCT system. The contrast of the OCT images was effectively adjusted through optical attenuation coefficient (OAC) computation. This enables the development of a fully automatic segmentation algorithm, providing the parameters including the (i) epidermis thickness and the (ii, iii) roughness of the boundary between epidermis and air as well as epidermis and dermis. Also, the (iv, v) OAC values of the epidermis and upper dermis layer are available. This study demonstrated the quantitative assessment of the human skin with five different metrics aforementioned, which might benefit the implementation of skin OCT imaging in the field of Cosmetology or Aesthetic Medicine.

论文题目：具双闸极结构之空乏型及增强型氮化铝镓/氮化镓高电子迁移率晶体管之电性分析

姓名：林岱颉   指导教授：黄建璋教授

摘要

基于氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistors, HEMTs)的高崩溃电压及高电子迁移率之特性，使得氮化镓高电子迁移率晶体管具有相当的潜力取代现今硅基材(Si)高频高效率之电源转换器功率组件及应用于发展高频高效率电源转换器。本论文主要着重于开发具双闸极结构之空乏型(Depletion mode, D-mode)及增强型(Enhancement mode, E-mode)氮化镓高电子迁移率晶体管及探究组件可靠性相关之议题，包含组件在高汲极电压操作下的电流坍塌现象(Current collapse)及在反向导通(Reverse conduction)时的组件行为。 在本文中，我们提出具双闸极之空乏型氮化镓高电子迁移率晶体管并藉由施加适当的偏压在辅助闸极上(Auxiliary gate voltage, VG_Aux)，进而在组件关闭时，补偿信道中损失的电子以减缓组件动态电阻的上升。此外，基于双闸极的组件结构，当组件操作在反向导通的条件下时，双闸极的结构在汲极电极及辅助闸极间提供了一个电流续流路径。该路径有助于有效地消除因组件操作在第三象限下所储存的电荷，从而显著降低组件整体的操作损耗。 图一、在不同辅助闸极偏压下，归一化阻值对汲极电压之变化 图二、单闸极及双闸极组件在辅助闸极电压为0伏与1伏时之正向导通及反向导通损耗估算

— 资料提供：影像显示科技知识平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理：林晃岩教授、黄茂恺 —

逆向设计的反射器

量子级联激光（Quantum Cascade Lasers，简称QCLs）因为光波导腔中的次波长尺度光束束缚之影响，固有地会受到输出耦合不良和高度发散辐射的困扰，因此，QCLs的输出功率和效率都受到了限制。尽管已经设计了一些架构来解决这个问题，但通常仅限于单波长操作，例如光学频率梳（optical frequency combs）就不适合使用多波长发射。

现在，来自瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的Urban Senica和他的团队提出了一种高效的宽带太赫兹（THz）QCL，它在2-4 THz的频率范围内运作，并生成了一个涵盖800 GHz的频率梳。为了提高操作效率，该设备使用了一个逆向设计的端面反射器，以及一个面发射的贴片天线相耦合（出处：APL Photon. 8, 096101; 2023）。这样可以使该QCL能够发射高达13.5 mW的输出功率，约高于传统设计设备的7倍。

这个QCL基于一个GaAs/AlGaAs异质结构，长2.5毫米，宽40微米。为了减少镜面损耗，QCL的端面经过逆向设计的方法特别塑造成一个特殊的形状（如图一所示），使得反射率从70％降至5-20％（如图二所示）。在端面的部分反射后，光学模式被引导到一个无源波导中，然后耦合到一个面发射的贴片天线。随着传播的光波扩散到天线分支，个别的贴片在相位上振荡，并且组合产生一个窄的垂直光束。宽带贴片数组天线被优化为发射光谱在约2.3-3.3 THz之间，像是反射器结构就可以匹配相同的频段频率范围。为了减小光束的发散度，增加了贴片组件的数量至5×5，以扩大天线发射区域，最终得到一个21º×18º的光束（如图三所示）。

如图四所示，当该装置在20K时以500 ns的脉冲和20％的工作周期进行电力驱动时，获得了64 mW A^–1的斜率效率。因此，峰值功率增加到了13.5 mW，比切割端面参考样品高效率了7.1倍。