本所吴育任教授荣膺「杰出人才发展基金会第二届飞跃讲座 （专长领域：光电工程、组件物理、照明和能源科技）」，特此恭贺！

本所4月份演讲公告：

～ 光电所参与欧洲 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划 系列报导 ～

【之四】

撰文：光电所硕士班 陈以佳

在比利时的第一个月（生活篇）

接续前一篇文章分享的比利时初期生活，本篇则着重分享在生活方面需要面对及适应的问题，包含食、衣、住、行各方面，以下列出几个项目一一分享。

租屋：居住方面绝对是出国念书最先遇到的挑战！要在需求大于供给的根特找到位置、机能、质量都不错的租屋处难度颇高，尤其需要申请居留证就要确定租屋处的房东是愿意让你放居籍的（这很重要！）。我曾在先前的文章中提到常见的三个租屋管道：根特租屋FB社团、租屋网站（例如Immoweb）、房仲网站，看到有兴趣的房源就直接寄信或私讯询问并附上自己的简介，根特市区内也随处可见房仲挂的出租标志（图一的"TE HUUR"就是荷文「出租」的意思），唯一注意就是一定要确认房东、房源都没有问题才可以汇款（诈骗真的很多，要小心）。位置上建议还是要靠近市区，再透过公交车搭去稍微偏远一点的光电系馆上课，机能比较好。此外也强烈建议跟房东签一年合约即可，避免后续退租产生争议，比利时租屋不像台湾那么随和，合约是非常硬性且也比较复杂，房东的承诺若无写在合约里都是后来可以不作数的，从汇款、签约、水电申请（水电也要确认是从自己合约开始日付款，以避免笔者的前车之鉴...）都需要谨慎确认有无问题再签署，以保障自己的权益。总之，有过出国租屋的经验后，人生的防范意识大概都会上升几个层次，也算一种额外收获。

电信网络：相较于台湾，比利时的电信申办从不绑约（台湾大多都有24个月合约之类的，违约金也很高），较随性与人性化。想换电信就随时换，收费会依照当月使用比例计算。通常拿着护照就可以现场办理了，甚至有些非实体商家的电信可以在线申办然后寄sim卡到你家（或使用esim），真的非常方便。在此推荐我所使用的Mobile Viking，它就是网络申办，费率优惠、客服处理问题也很快速。此外，不推荐Lyca，非常多人及我自己使用都遇到问题，最终付出的费用可能会付诸流水。

申根/当地保险：原则上在台湾若有办好一年份的申根保险就没有问题了，但缺点是若需理赔都得跨海申请、较为不便。为了双重保险，笔者当初还是有再申办比利时当地的居民保险方案（CM跟Helan两间公司最有名），一整年下来的费用约需要300多欧元，但无收入的学生申办后可以申请备注低收入户身分（Verhoogde tegemoetkoming），之后在大众运输、看诊等等事项上都有相当大的优惠且可直接减免，比起等待台湾的理赔方便很多。

居留证：居留证必须准备好保险证明^*注一及租屋合约才能顺利申办，上根特市政府网站申请并上传所需数据，接着可能会收到来信通知补件或者前往市政厅实体交件（一律需上官网预约时间），最重要的步骤是等待警察来确认住址（也就是居籍），等待期间尽量不要乱跑才不会错过还要重等。警察来时会要求出示护照及租房合约确定身分，完成后就只剩等候市政厅的行政流程了（大概再等2周以上）。笔者当时8月底递出申请，9月初警察来访，10月初就拿到正式居留证了，不过在拿到正式居留证前用护照上的学生签证或临时居留证（Annex 15）也可以在欧洲畅行无阻，不用担心。

*注一：台湾或当地皆可，但若无台湾申根保险，在申办居留证跟当地保险的同时可能会卡关比较久或者遇到踢皮球情况。

银行开户：比利时常见的实体银行有ING、KBC等等，也有一些网络银行。大部分实体银行会要求要有居留证号码后才能开户，但笔者有实际去一间较小型的实体银行BeoBank尝试，对方通融让我们用护照及租屋合约先行开户，后续再补上居留证信息，真的是非常幸运又感激，大家不妨也可以试试。而且BeoBank开户的最简易方案是免月费的，着实是一大优点。另外，透过笔者朋友的经验分享，不建议使用网络银行Hello Bank，虽然开户简单，但后续她遇到验证问题处理非常久都没有改善，甚至最后还被单方面解约，真的令人身心俱疲。

日常交通：根特的市区大众运输主要依赖公交车与轻轨（图二），由De Lijn公司营运荷语区，城市间的火车则是由SNCB营运（图三）。两间公司都可以下载app购票及查询时刻表，也有年轻票或多张票的优惠，此外，先前提到的低收身分注记（Verhoogde tegemoetkoming）也可以在购买公交车年票与火车票时有很大的优惠（几乎是半价），可以多多利用。还有一个特别的地方是根特骑脚踏车行动的人非常多，路上甚至有特别划设的脚踏车道路以便与行人、车子作区隔（图四），通行优先度上永远都是行人第一、自行车次之，再来才是汽车，因此也建议大家可以租一年的脚踏车使用或者购买一台二手的脚踏车代步。

日常采购：根特有许多大型的超市与商场，初来乍到时可以先去IKEA和Media Markt买家用品、小电器及家具；买菜的部分笔者最常去的是Albert Heijn（图五及六，肉类新鲜、每周打折商品很优惠）、Aldi（偶尔有不错的打折品，也有卖物美价廉的家用品）、Daily Asian Store（实体的小型亚洲超市）、Delhaize（质量也很好但价格稍高一点），比较少去家乐福（肉类腥味较重）；此外，Ochama（现在改名叫Joybuy了）也是很多人推荐的一个在线亚洲超市，从吃的到用的应有尽有、价格通常较低廉，笔者自己使用的频率也很高。

以上就是我初到比利时第一个月的分享，一开始对生活周遭的一切感受很新鲜，久了多少也会有不习惯或受挫的地方，但这些经历不论好坏都会化为成长茁壮的养分，使自己更加独立并具备适应环境、查找方法去解决问题的能力，愿所有学弟妹在EMSP计划得到的不仅仅只是一个海外文凭，更多的是一年中积攒的宝贵经验。【精彩内容，下期待续～】

撰文：光电所硕士班 林宇凡

我在根特大学最难忘的一门光电课

在根特大学（Ghent University）的光电所里，如果有人问起哪门课最让人印象深刻，我一定会推荐「光子集成电路」（Photonic Integrated Circuits, PIC）。这不仅是因为硅光子学（Silicon Photonics）在当今产业中是热门显学，更因为这门课的教授总能以一种极具个人风格的方式，给我们这些留学生留下难忘的期末回忆。在口试现场，教授会掏出三颗D20（二十面骰）来决定考题，那种混合了专业与游戏随机性的考核方式，让每次考试都像是一场充满未知的冒险，也成了我们私底下津津乐道的话题。

对于硅光子，或许大众常有误解，以为它是要彻底取代现有的电子计算，但在根特的研究氛围中，我们更关注的是光与电如何携手合作。这也正是我硕士论文的研究核心—光侦测器（Photodetector）。在我们所学的架构下，组件被细腻地划分为两类：负责电光转换的「主动组件」，像是光源与我研究的侦测器，它们宛如光子与电子间的翻译官；而纯粹进行光导引、分束或干涉的「被动组件」，则维持了系统的纯粹与精确。

实地投入研究后，我观察到硅光子在制程上有其务实的一面。与追求极致线宽的先进逻辑制程不同，光学组件因为绕射极限的特性，并不需要最昂贵、最顶尖的产线，这使得许多已成熟的半导体制程设备能在硅光子领域继续发挥作用，让大规模量产变得更具弹性。而在材料的选择上，根特的实验室会依据光波长来布局战场：像是通讯领域惯用的1550 nm波段，硅材料无疑是首选；而当目标转向生医感测，需要处理800 nm左右的波长来激发细胞或药物反应时，氮化硅（SiN）波导便展现了其应用上的优势。

身处在根特与IMEC紧密结合的科研环境中，我感受到硅光子绝不仅是论文上那些冰冷的方程式，它是正在测试、下线，准备在未来改写通讯与感测架构的实体组件。虽然在口试时被那三颗骰子击中，有时确实让人心跳加速，但这种扎实且充满活力的学习过程，让我确信这是一个充满发展空间的领域，也让我更期待自己能在这里，为光电整合的未来贡献一份心力。【精彩内容，下期待续～】

Performance Enhancement of P-type Tellurium Thin-Film Transistors via Ultralow-Temperature Deposition and Al₂O₃ Passivation

Professor I-Chun Cheng

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 陈奕君教授

Tellurium (Te), a group VI-A quasi-two-dimensional material, has recently garnered renewed interest as a promising p-type elemental semiconductor for transistor applications, owing to its relatively low processing temperature and excellent electronic properties. However, when Te is used as a transistor channel layer, rapid and uncontrollable nucleation during deposition often leads to the formation of small, randomly oriented crystals, which can degrade device performance. In this work, we demonstrate Te thin-film transistors (TFTs) with enhanced performance by depositing Te channel at ultralow temperature and introducing Al₂O₃ backchannel passivation. Fig. 1 shows the schematic diagram and optical micrograph of the inverted-staggered bottom-gate p-type Te TFT. The fabrication process began with the deposition of a 50 nm-thick Mo layer on a glass substrate, patterned via a lift-off technique to form the gate electrode. A 50 nm-thick HfO₂ layer was subsequently deposited by atomic layer deposition (ALD) to serve as the gate dielectric. The Te channel layer was then deposited by thermal evaporation at ultralow substrate temperatures, with its pattern defined using a lift-off process. A second 50 nm-thick Mo layer was deposited by DC magnetron sputtering and patterned to form the source and drain electrodes. Finally, a 10 nm-thick Al₂O₃ layer was deposited by ALD to serve as the back-channel passivation layer. Fig. 2(a) show the transfer characteristics of the Te TFTs with various channel thicknesses. The associated on/off current ratios and field-effect mobilities as functions of channel thickness are plotted in Fig. 2(b). A distinct trade-off is observed. As the channel thickness increases, the field-effect mobility improves, while the on/off current ratio decreases. The TFT with a 7 nm-thick channel exhibits a field-effect mobility of 18.1 cm²V^-1s^-1, on/off current ratio of 5.5 ´ 10³, and threshold voltage of 4.65 V. The grazing-incidence X-ray diffraction (GIXRD) analysis, shown in Fig. 2(c), confirms that the ultralow-temperature deposition promotes favorable crystallographic orientation (100), contributing to enhanced electronic transport properties. These results highlight the potential of Te TFTs for low-temperature processed CMOS applications, particularly in emerging fields such as flexible and wearable electronics.

Umbrella-like dual-axis mirror scanner fabricated with FDM 3D printing

Professor Jui-che Tsai

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 蔡睿哲教授

We present a low-cost mirror scanner design of umbrella-like architecture. The primary structures are 3D-printed using PLA (polylactic acid) as the material. A 400 mm² aluminum-deposited silicon chip is fixed on the mirror frame, which is part of the 3D-printed assembly, and serves as the reflective mirror. Miniature permanent magnets are embedded in the mirror frame so that the mirror can then be electromagnetically driven. Our latest-version scanner reaches optical scan angles of 7.8 and 7.4 degrees for the x- and y-scans at their resonant frequencies (37 Hz and 49 Hz), respectively. Under DC actuation, a full optical scan range of 10.1 degrees in the x- direction can be achieved when the voltage is tuned from +12 V (+0.089 A) to -12 V (-0.089 A). Additionally, we also demonstrate the integration of a mirror scanner with a smart phone camera to achieve a dynamic FOV (field of view).

© IEEE
Ming-Te Chiang, Yi-Wen Cheng, Wei-An Tsui, Pin-Hung Yeh, Ching-Kai Shen, and Jui-che Tsai, “Umbrella-Like Dual-Axis Mirror Scanner Fabricated With FDM 3D Printing and Its Application in Realizing a Dynamic FOV Camera,” IEEE Photonics Journal, VOL. 17, NO. 2, 6600506, Apr. 2025.

— 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、郭权锋 —

以光在单次运算中完成矩阵乘法

光学计算过去主要局限于向量–矩阵乘法，而矩阵–矩阵运算则需依赖波长分割或时间分割多任务（wavelength or time-division multiplexing）技术，导致能效与速度下降。近期研究人员提出一种自由空间光学方法，突破上述限制，得以在单次光学操作中并行实现矩阵–矩阵与张量–矩阵乘法。

加速线性代数运算乃现代计算的核心。一般矩阵乘法（General matrix multiplications, GEMMs），即对M × N矩阵A、B、C及纯量α、β执行αAB + βC的操作，是多层神经网络之数学过程中的基本构件。矩阵乘积AB长期以来是运算瓶颈，因其涉及乘法与加法两个步骤（乘加运算），难以在单一步骤中完成。数十年来，光学被视为一种高效执行矩阵–矩阵乘法的平台，因光的固有并行性可望支持大规模运算。

现有方法包括：利用绕射或空间光调制器（spatial light modulator）的自由空间光学，以空间自由度实现大规模并行；基于光子积体Mach–Zehnder干涉仪网格，用于芯片上可程序化同调处理；光子积体交叉数组，用于非同调的内存内计算，或对实数与复数输入进行同调乘法；以及基于波长分割多任务的微环数组，用于紧凑的光谱加权。此外，亦有提出混合数字–模拟架构，以结合光学乘法与电子精度修正。上述平台共同展现了迈向可扩展且高能效光学加速器的潜力；然而，这些平台皆缺乏以可扩展方式执行任意单次矩阵–矩阵乘法的能力，而往往依赖序列或迭代的向量–矩阵，甚至纯量–纯量乘法计算。即便少数能进行单次GEMMs的展示，其方法亦是透过光谱并行化矩阵–向量乘法，进而增加系统复杂度。

在Nature Photonics上，Yufeng Zhang、Xiaobing Liu及其同事提出了一种平行光学矩阵–矩阵乘法（Parallel optical matrix–matrix multiplication, POMMM）框架[2]，可于单次同调光传播中完成运算。如图一所示，该次的概念验证展示代表了迈向可扩展光学处理器的重要一步，并显示结合多种光学自由度能够实现超越电子硬件的计算能力。作者藉由在三维空间中运用傅立叶光学，以及光的振幅与相位，有效地将复杂的数学操作（矩阵–矩阵乘法）映像为一个优雅的成像问题—这一问题在光学领域具有独特的适配性。

此方法的优势可分为两方面。首先，信息的传输在自由空间中透过空间光调制器（SLM）所产生的固定相位偏移与成像透镜的组合来实现，从而具备低传播损耗并可望在未来扩展至具技术相关性的问题。其次，此方法能在单一时间步骤、且仅依赖单一光源下完成完整的矩阵–矩阵乘法，因而在无需波长分割多任务额外复杂性的情况下，实现大规模计算并行性。此种效率、可扩展性与并行性相结合并应用于一般矩阵乘法这一基本问题，对于人工智能未来所需兼具三者特性的时代具有重要意涵。

Zhang、Liu及其同事利用由商用组件组成的POMMM原型，展示了各类基于图形处理器（GPU）的神经网络架构之直接光学部署，包括卷积神经网络与视觉转换器。在实验推论中，其准确率仅比GPU低0.3–3%，但在MNIST资料集（美国国家标准与技术研究院所建立之大型手写数字数据库，常用于各类影像处理系统的训练）测试中整体表现仍高于90%。此外，该原型的能效达到每焦耳26.2亿次运算，约为Nvidia A100 GPU能效的百分之一。

然而，Zhang、Liu及其同事预期，透过采用高效能硬件—例如先前已在类似光学计算任务中展示的VCSEL技术—将能达成高达七个数量级的能效提升。该研究进一步透过多波长处理验证了POMMM在更复杂神经任务中的可扩展性，并展示了于可见光谱中三个波长下的单次张量–矩阵运算。虽然研究团队已进行较大矩阵的模拟，但目前最大之实验展示仍受限于50 × 50矩阵。

虽然此研究针对先前光学计算架构所面临的关键挑战提出了解决方案，但其现有实作仍存在显著的权衡。首先，尽管Zhang、Liu及其同事采用同调光源来编码与分配信息，计算仍局限于无符号实数整数（连续值缩放于0至+1之间），不同于其它同调架构能同时利用振幅与相位在复数平面中高效地编码与运算。Zhang、Liu及其同事选择以相位来编码路由信息，而非数值信息，因此其平台需在SLM上额外配置空间组件，以便编码有符号与复数值。

第二项权衡在于自由空间光学组件相较于积体平台的使用。虽然利用三维空间是实现单波长单次GEMM的核心设计选择，Zhang、Liu及其同事以制造难度与占用面积上的挑战，换取了路由简化与可扩展性。第三项限制则在于使用商用SLM进行信息编码。虽然每次GEMM运算确实快速且高效，但输入矩阵更新以执行新运算的速率受限于SLM的帧率—通常为百分之几秒至千分之几秒。最后，矩阵规模仍偏小，在实际应用中可能需透过分块（将大矩阵拆解为小矩阵）来处理，因而使单次运算的低延迟优势丧失于逐块序列处理。

然而，透过接受这些权衡，作者为光学计算社群提供了一种新颖视角，无疑将引领针对上述挑战的创新解决方案。例如，未来平台的实作可望结合干涉或偏振与差分检测，以实现乘加运算，从而支持正值与负值的数字计算。高速调制器与自由曲面输出耦合器的芯片上整合，则有望克服现有SLM在输入矩阵编码上的速度限制。客制超颖表面甚至可能解决成像光学与相位SLM的大面积占用问题，进而形成紧凑的自由空间光学加速器，充分利用奈米制造技术的进展。透过创新地利用光学自由度展示单次矩阵乘法的可行性，本研究建立了一种具说服力的方法，将激发新一代光学计算架构的发展。