第205期 2024年4月刊
 
最新消息与活动公告 │ 所务公告及活动花絮 │ 教师研究成果专栏 │ 光电要闻
 
 
发行人:吴育任所长  编辑委员:曾雪峰教授  主编:林筱文  发行日期:2024.04.30
 
 

本所5月份演讲公告:

 

日期 讲者 讲题 地点 时间
5/3 林怀玓教授
英国伦敦帝国理工学院生物工程系
What can we learn from animals? 博理馆
101演讲厅
14:20~16:00
5/10 刘荣平教授
逢甲大学光电科学与工程学系
Three-Dimensional Imaging by Optical Scanning Holography 博理馆
101演讲厅
14:20~16:00
5/17 张永朋总经理
台湾彩光科技公司
待订 博理馆
101演讲厅
14:20~16:00
5/31 陈永和副总经理
波若威科技公司
待订 博理馆
101演讲厅
14:20~16:00
 
 
 
4月份「光电所专题演讲」(整理:简璟)
时间: 2024年4月12日(星期五)下午2时20分
讲者: 余沛慈教授(国立阳明交通大学光电工程学系)
讲题: 迈向超颖光学整合的扩增实境眼镜

 

余沛慈教授(右)与本所李翔杰教授(左)合影

 

时间: 2024年4月30日(星期二)上午10时30分
讲者: 郑钰洁教授(国立台北科技大学光电工程系)
讲题: Design principles of surface relief gratings for diffractive AR waveguide displays

 

郑钰洁教授(左)与本所李君浩教授(右)合影

 

~ 2024 晨光飞羽—光电所羽球赛 花絮报导 ~

(时间:2024年3月23日;地点:台湾大学旧体育馆)

花絮整理:所学会会长孙立维

我们在本学期的3月23日举办了「晨光飞羽—光电所羽球赛」,为了让大家都能尽情展现实力同时也可以活动身躯,赛制采取的是分组循环晋级单淘汰三战两胜制,整体赛程的准备工作由所学会负责,从场地租借到赛事规划,同学们热情的参与给予了我们莫大的动力。虽然因为场地受限以及参赛人数问题,导致当天前期有些混乱,但好在大家都很配合也愿意包容,所长本人更是亲自参赛,为比赛贡献了大量的精彩画面。

早上的赛事由男子以及女子单打做为开端,在小组赛制的情况下,每位选手都可以与不同的对手交锋,互相切磋球技,在现场的工作人员辅助判定下,每场比赛的进行如流水般地顺利,而选手们的亮眼表现更是让现场的活动气氛充满了激情。所长尤其亮眼,只能说姜是老的辣。经过了重重对抗后,分别产生了男子组的四强以及女子组的冠亚军人选。女子组的冠亚赛事成为了所有人的焦点,而男子组方面,在所长晋级之后,也为四强赛的战况增添了不少期待。

图一、女子单打冠军张子萱(左)与所长吴育任教授(右)合影

图二、所长吴育任教授(左)以及黄俊郎教授(右)热情参战

午休时间后,紧接而来的是下午的双人组以及团体对抗赛。双人赛事更加考验选手彼此的默契,但来参加的又怎会是省油的灯,一番刺激的对抗后,双人组赛事也到了四强阶段,虽然中途发生了小意外,但是幸好一切平安。而由实验室为单位报名的团体对抗赛同样碰撞出了另一番精彩的火花。

这时也来到了赛事的结尾,精彩的冠亚季殿决定战,其中张子萱晋级的男女混合双人决赛、所长晋级的男子双人决赛,以及吴书翰与陈思安争夺冠亚军的男子单人决赛尤其令人印象深刻,一来一往的对决和互不相让的气势,把现场气氛炒到了最高点。

图三、团体赛冠军电子电洞队与所长吴育任教授(中)合影

图四、混双冠军黄定泽(左)、张子萱(右)与所长吴育任教授(中)合影

图五、男子双打亚军陈思安(左)、王远超(中)与所长吴育任教授(右)合影

图六、男子单打冠军陈思安(左)与所长吴育任教授(右)合影

最后,在所长的主持下,本次晨光飞羽赛迎来了颁奖时刻,大家围绕在纪录台前,为得奖的选手鼓掌欢呼,本次活动也顺利落幕。

图七、参赛者合影

 
 
 

Ultrahigh Resolution Microdisplay Technologies Based on Color Conversion Technique

Professor Ching-Fuh Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 林清富教授

Our team has successfully integrated polymer color conversion composite materials with oxide nanoparticles, reducing the aspect ratio of their pixel structures, mitigating color crosstalk effects, and enhancing the quantum efficiency (QY) and conversion efficiency (CE) of the color conversion layer. For a color conversion layer thickness of 3 µm (w/ NPs), the QY and CE for green are 86.3% and 86.0%, respectively, while for red, they are 78.8% and 78.5%, respectively. At a thickness of 2 µm (w/ NPs), the QY and CE for green are 78.9% and 72.3%, respectively, and for red, they are 66.3% and 62.0%, respectively. Additionally, we conducted tests on the color conversion layer for water and oxygen resistance and temperature stability. After 240 hours of testing at 60°C and 90% relative humidity, the conversion efficiency of both green and red color conversion layers with added nanoparticles decreased by less than 1%, demonstrating their durability under normal environmental conditions.

The individual array has been miniaturized to a size of 1.4 μm, and the thickness has been reduced to 2 μm. This provides a resolution of 11548 PPI in monochrome and 5774 PPI in full color, as shown in Figure 1. Further optimization of Micro-LED chips and quantum well characteristics, along with the development of integrated circuitry for display driving, will enable real-time control of Micro-LED display images, leading to the realization of ultra-high-resolution full-color conversion microdisplays in the future.

 

Fig. 1. (a) The resolution of 11548 PPI in monochrome of red and green pixel arrays. (b) The resolution of 5774 PPI in monochrome red and green pixel arrays and full color pixel arrays.

 
 
 

— 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 —

微滴操控

高通量化学反应和准确的生物分析等应用,都需要高度精确控制水性微滴的位置。现在Zuoxuan Gao及其在中国河北工业大学和天津城建大学的同事,开发了一种以界面活性剂为媒介的光伏方式,可以实现这种高精确的控制。这项技术使得飞升(femtolitre, fL)规模的微滴,能够透过调节激光强度来合并、触碰和分离(Adv. Mater. 35, 2304081; 2023)。

在这种方法中,水性微滴利用油和一种叫做Span 80的乳化剂,放到一块c-cut具有铁掺杂的lithium niobate (LN)晶体上。随后,使用473奈米的激光来激发晶体中Fe2+/3+束缚的电子。当激光打到一个微滴上时,微滴会先伸长,然后从LN表面移开而最终脱离(如图一所示)。这种效应是由于在LN表面和微滴之间的界面处累积了过多的电荷。

团队发现,微滴的反应取决于激光功率和Span80的浓度。例如,在Span80的浓度为0.3 wt%时,即使在激光功率低于0.2毫瓦时微滴没有反应,当激光功率在0.2到0.4毫瓦之间时,微滴与LN表面互相吸引。当激光功率超过0.4毫瓦时,微滴与LN表面会产生排斥。吸引和排斥的机制如下:吸引力是由介电泳机制引起的,而排斥力是由于在界面活性剂层的介电崩溃引起的同极性表面电荷所致。

此方法可以使得动态控制两个微滴之间的相互作用变为可能,例如:透过扩散效应对其互动内容进行原位调整(如图二、三所示),或透过渗透压差对其作用大小进行原位调整。在这项工作中使用的静电吸引力(μN等级)远强于传统光学镊子的捕捉力(trapping force)(pN等级)。因此,它可以作为一种强大的技术,用于LN-based的芯片上光流体实验室装置中,以处理复杂的生化或微机电系统组装操作。

 

图一、不同Span 80浓度下,油中水性微滴的光伏反应。A) 在纯油中,即便在扫描激光照明下,水性微滴也不会有反应。白色三角形表示位置参考。B1) 在含有0.05 wt% Span 80的油中,固定激光点造成水性微滴被排斥。B2) 在含有0.5wt% Span 80的油中,固定激光点造成水性微滴被吸引。C) 由于在界面处累积过多的电荷,微滴产生延伸和脱离。D) 代表微滴反应依赖于激光功率和Span 80的浓度图。X形、菱形和五角星分别表示无反应、排斥和吸引的情况。E) 在不同Span 80浓度下,微滴大小对激光功率阈值的依赖性。空心圆、矩形和三角形分别代表从无反应到排斥情况、从无反应到吸引情况以及从吸引到排斥情况的激光功率阈值。F–H) 不同Span 80浓度下微滴反应的机制。

 

图二、水性微滴的光伏合并/接触/分离。A) 微滴接触的机制。B) 微滴分离的机制。C) 在低NaCl浓度下,两个微滴一旦接触就会迅速合并。白色三角形表示位置参考。D) 在高NaCl浓度下,两个微滴保持长时间接触。E) 透过增加激光功率的照明来分离两个NaCl微滴。F) 水性微滴串的光伏操控。G) 沿着三个微滴串进行的循环顺序接触/分离。H) 透过照亮两个接触微滴的不同部分来实现接触/合并和接触/分离。I) MinLPAR(吸引反应所需的最小激光功率)依赖于NaCl浓度对于不同微滴大小的影响。J) 两个NaCl微滴的状态依赖于激光功率(以MinLPAR为标准)和NaCl浓度。五角星、三角形和矩形分别代表两个NaCl微滴的合并、接触和分离状态。K) 界面活性剂浓度对激光功率阈值的影响。实心和空心符号分别代表接触/合并和接触/分离的激光功率阈值。

 

图三、使用光伏接触/分离原位调整微滴性质。A) 两个接触微滴之间发展出的滴界面双层(DIB)中溶质扩散的示意图。B) 使用光伏接触/分离原位调整微滴内荧光溶质浓度。C) 三个接触微滴内荧光溶质的扩散。D) 使用光伏接触/分离原位调整微滴直径。E,F) 微滴直径和渗透压依赖于微滴接触持续时间。(E)和(F)中微滴的初始直径和它们内部的NaCl浓度不同。大星号用来标记初始和饱和阶段的渗透压。G) 从不同微滴接触持续时间收集目标微滴的荧光光谱。H) 荧光峰强度依赖于微滴接触持续时间。强度数据使用方程式进行拟合。来源微滴的初始荧光峰强度由虚线表示。I) 具有折射指数超过1.48的水性微滴中激发的耳语回廊模式(whispering-gallery-mode)的光学影像及不同激发功率下对应的共振荧光光谱。

 

参考资料:

Horiuchi, N, G., "Microdroplet manipulation," Nature Photonics 18, pages 111 (2024)
https://doi.org/10.1038/s41566-024-01385-3
DOI:10.1038/s41566-024-01385-3

参考文献:

Zuoxuan Gao, et al., "Efficient Surfactant-Mediated Photovoltaic Manipulation of fL-Scale Aqueous Microdroplets for Diverse Optofluidic Applications on LiNbO3 Platform," Advanced Materials 35, 2304081 - pages 1~13 (2023)
https://doi.org/10.1002/adma.202304081
DOI:10.1002/adma.202304081

 
 
 
版权所有   国立台湾大学电机信息学院光电工程学研究所   https://gipo.ntu.edu.tw
欢迎转载   但请注明出处   https://gipo.ntu.edu.tw/zh_tw/NewsLetters