光电工程学系

1、光電工程學系計畫名稱：矽鍺奈米晶體之生長與材料特性之研究研究者：張振雄經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：奈米材料我們利用不同的方法成長矽、鍺奈米微粒在多孔矽內、在多孔矽內將Er3+離子電鍍入內，進行初步結構鑑定與分析檢測。在光學性質、奈米結構及電子能態性質量測方面，本計畫包含了變溫拉曼光譜、光致螢光、穿隧式電子顯微鏡以及兆赫光波等量測。奈米材料之大小相應的尺寸效應、維度效應、發光機制以及聲子頻譜，是我們希望觀察並研究的現象。NSC94-2112-M-009-033(94N186)-計畫名稱：奈米材料於有機光電晶體元件之應用研究研究者：陳方中經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：奈米複合材料

2、；高介電；奈米粒子；有機光電晶體奈米材料於有機光電晶體元件之應用研究計劃將針對有機光電晶體元件介電層之需求，發展新穎之高介電有機奈米複合材料。此有機奈米複合材料包含介電高分子及具高介電常數之奈米粒子。由於介電層的介電常數增加，可提升電晶體的場效電流，進而增進有機光電晶體元件的零敏度。本計劃的目標為:1. 開發高介電常數之奈米複合材料；2. 建立有機光電晶體的製程技術；3. 改善有機光電晶體元件的零敏度。預計本計劃的完成將可借由奈米技術，開發出新穎且具高零敏度的可撓式光感應器。NSC94-2215-E-009-027(94N002)-計畫名稱：共軛高分子三重態與相關現象之研究研究者：陳方中經費來

3、源：行政院國家科學委員會關鍵詞：三重態；激子；共軛高分子；能量轉移共軛高分子三重態與相關現象之研究是共軛高分子微結構激子與極化子整合型計劃的子計劃之一，本子計劃將探討三重態激子於共軛高分子中的基本物理性質與行為。高分子三重態激子與磷光分子間的能量轉移現象將首先以Stern-Volmer 實驗做研究，並改變高分子黏度藉以研究能量轉移於液態與固態之差別，高分子與磷光分子混合薄膜的表面型態與相分離對能量轉移的影響也將被研究，光致吸收與時間解析電致磷光光譜也會被利用於了解三重態能量轉移的行為。最後，由上述之成果，將發展高效率的高分子磷光二極體，尤其是藍光之元件。本計劃之執行不但會對學術界有所貢獻，也將

4、對台灣的平面顯示產業有所助益。NSC94-2112-M-009-028(94N182)-計畫名稱：自身排列高分子薄膜太陽能電池之開發研究者：陳方中經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：太陽能電池；高分子；微接觸列印；型態學自身排列高分子太陽能電池為一以自身排列高分子之方式發展高效率有機太陽能電池之研究計劃，電池元件之基板將使用微接觸列印及相關之軟式列印技術定義圖案，高分子混合物將隨著此圖案自身排列，預計形成之高分子型態將有助於太陽能電池內電荷之分離與傳導而提升元件效能。本計劃的目標為：1. 發展微接觸列印在軟性材料上之技術；2. 建立可靠之自身排列高分子技術；3. 製作高效率之高分子太陽能電池

5、。預計本計劃之成功執行不但會對學術界有所貢獻，也將對台灣的相關產業有所助益。NSC94-2215-E009-029(94N415)-計畫名稱：全像術成像系統與非對稱菲涅爾鏡片的光學設計平台之研發研究者：陳志隆經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：全像術；繞射鏡片；菲涅爾鏡片；非對稱菲涅爾鏡片；最佳化分析；公差容忍度分析；光學設計這個計畫有兩個課題，一在發展全像術成像的設計平台，可以進行最佳化與公差容忍度分析，委外製作全像片，再加以實驗驗證，以確認設計平台的可信度。另一個研發課題是發展非對稱菲涅爾鏡片(hybrid Fresnel lens)的設計平台，可以進行最佳化與公差容忍度分析，並委外製作

6、鏡片，再加以實驗驗證，以確認設計平台的可信度。NSC94-2215-E-009-014(94N557)-計畫名稱：遠場下確認次波長尺度變化的方法之研發(I/II)研究者：陳志隆經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞： 因為次波長(subwavelength)尺度變化的界定之重要性，我們基於先前的初步研究成果提出一個二年計畫。預計針對次波長度變化就遠場下繞射的特徵作界定、並進而開發利用遠場繞射特徵去回溯繞射孔徑的次波長度變化的各個可能方法。NSC94-2215-E-009-036(94N564)-計畫名稱：多重Fractal-like meta-materials之設計研究者：陳志隆經費來源：財團

7、法人工業技術研究院光電工業研究所關鍵詞：左手材質；負折射率材質；1.5微米光元件；光學鏡片光子在光子晶體能隙附近具有相當大的方向色散與光學異向性，適當的晶胞結構甚至可產生負型折射率材料 (Negative refractive index material)，因此在微型光學成像系統之應用頗有潛力。我們應將光子晶體結構視為新型的光學人造材料，努力應用於微型光學成像系統，以縮小光學系統體積並提高其性能。負折射率的概念最早為1968年Veselago所提出，一直到1996年，英國皇家學院的Pendry等人證明了具有週期性的金屬條工作在截止頻率以下時，可以表現出相當於負介電常數的特質；藉由調整金屬條的

8、寬度和週期，我們可以控制此週期結構的截止頻率。其後Pendry又證明了負磁導率的存在；一個利用分裂共振環所組成的陣列，將會在某個特定頻率範圍內表現出負磁導率的行為。這種分裂共振環稱為Split Ring Resonant SRR。在FY93的計畫中，我們已經在微波波段證明DSRR與SPR是一種擁有較佳特性的新型分裂共振環結構。DSRR相較於SRR擁有較小的晶格長度，展現了在縮小體積上的應用性；而SPR則是擁有較大的頻寬，適合其他更進一步的應用。這些特性使得DSRR和SPR能夠順利的利用半導體製程製作。至於在紅外光波段部分，我們得到了一個初步但不夠完整的結果，這部分的實驗結果有賴更多更完整的樣品

9、得到驗證。因此於 FY94，我們的研究將持續前期的工作成果，著重在1.5um 波長工作。主要工作將發展波長1.5um 的光子晶體結構，預期目標將朝向研發可突破繞射極限產生更小的聚焦光點的平面聚焦透鏡，以供光學讀學頭之用。94C102(94.01.01-94.11.30)-計畫名稱：光學摹擬工具箱之研發研究者：陳志隆經費來源：Lambda Research Corporation關鍵詞：本計畫為與美國光學摹擬軟體(TracePro/OSLO)公司Lambda Research Corporation合作之計畫書，其目的在發展光學摹擬工具箱，從事原始碼、算則與案例研發，以促進光學設計之發展及在相關

10、軟體上的實現。94C153(94.08.01-95.09.30)-計畫名稱：智慧型面板液晶光電特性研究者：陳皇銘經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：智慧型面板；鐵電式液晶；多穩態；高反應速；色序法智慧型面板之概從節能源的需求而, 其目地在使面板能夠聰明地避免掉許多必要的能源消耗。然而，目前一般顯示面板所使用的液晶因為沒有記憶穩態(Memory-stable)的特性，在每一個畫面必須要做新的處以維持其畫面的及穩定性，因而增加非必要之耗電；而目前一般具有記憶穩態的液晶,如膽固醇液晶或雙穩態向型液晶,又多無法顯示全彩的影像，且因其反應速較慢使得應用面受到限制。 因此，本子計畫預計將採用似鐵電式(F

11、erroelectric)液晶之材, 以期開發出具有多穩態記憶效應(Multi-stable memory effect), 且有高反應速(Fast response time)之液晶；如此可用其多穩態記憶效應作出多彩且低耗電的面板，進而用其高反應速之特性搭配子計畫二中的色序法(Color sequential)與子計畫四之定址驅動法即可顯示全彩的影像，並由於色序法可免去使用彩色光片(Color filter)，也可大幅去光的消耗，以達到智慧型面板的需求。NSC94-2215-E-009-041(94N419)-計畫名稱： 利用重複環繞網路，研究都會區域網路中，可重新置換之交換節點 的功能研究

12、者：陳智弘經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：可重新配置之都會交換節點；色散補償間隔器；重複環繞之光網路本計畫的主要目的是利用重新環繞之光網路 (re-circulating optical loop) 研究在都會區域網路 (metro area networks, MANs) 中的可重新配置之交換節點 (Reconfigurable Add/Drop Nodes) 的系統評估.光通信系統在過去短暫的十年中有極明顯而長足的進步. 在目前最先進的商用通信系統中; 在超遠距 (ultra-long haul)系統;也就是傳輸距離在 2000 到 4000 公里,已能提供總傳輸量達到 1.28Tb

13、/s (128x10Gb/s). 而在超高容量 (ultra-high capacity),更已超越 2.56Tb/s (64x40Gb/s), 並可傳輸達1000公里. 由於光通信系統在寬距網路 (wide area networks, WANs) 的進步迅速, 通信的瓶頸逐漸的轉移到都會網路. 為了能提供都會網路中較多元的服務需求與更動態變化的通信通路, 都會網路需要比寬距網路更多元的功能. 可重新配置之交換節點能使網路的傳輸更加靈活進而提供較多元的服務種類. 然而, 因為能提供100% 通信交換之交換節點的高置入損耗 (insertion loss),通常高於10dB. 100% 通信交

14、換將會嚴重的影響到最多交換節點的傳輸數量,並且因為高損耗而必須配置更多昂貴的光放大器而使網路的資本支出 (capital expenditure) 和因為更複雜的網路而使營運支出 (Operational expenditure),都將提高. 但在實際的通信網路中,很少會有需要完全 (100%) 的通信交換. 一般認為如果再任一節點能提供一半,也就是 50%, 的通信交換應能滿足通信之需求. 因而我門提出以一對色散補償之間隔器 (dispersion compensated interleavers) 為基礎的新網路架構. 此種新網路架構,當與帶狀交換網路結構比較時,不但保證了將來升級的可能,

15、並且由於謹慎設計的色散補償; 也就是這一對間隔器的總色散為零; 而使的此種網路能夠傳輸下一世代 40Gb/s 的傳輸系統. 這種新的網路架構,不但能提供所需的 50% 通信交換,而且顯著的降低在快速通道 (express channels) 的置入損耗到只有 2.5dB. 而由於快速通道的置入損耗顯著的降低,新網路的資本支出與營運支出都將顯著的降低。重新環繞之光網路早在1977就以被使用來評估光波在多模光纖中的傳輸. 以距離較短的光放大器所組成的環繞光網路, 已經被工光通信世界中一致公認為最富經濟效益的傳輸試驗. 在不需要大量投資之下, 以適當的花費建構之環繞網路而得到可貴的遠距網路的資訊.

16、此種環繞網路不但具有線狀網路所缺乏的靈活性,更可為下一世代之光元件提供良好的測試平台.因而在本計畫中,我們將以環繞光網路為測試平台,再配合以色散補償間隔器組成的交換節點,用以測試評估在都會網路架構中,多元的服務需求與動態的通信模式. 我們相信此種網路架構,不但能降低資本與營運的支出,更能提供我們在設計與評估新型網路架構時的最佳測試平台。NSC94-2215-E-009-006(94N412)-計畫名稱：橢圓偏光儀之應用 (一)研究者：趙于飛經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：橢圓偏光儀；二維成像；薄膜；液晶；高分子薄膜橢圓偏光儀已廣為使用在各式薄膜量測上，尤以半導體製成工業，橢圓偏光儀已成標

17、準配備； 二維橢圓偏光儀最近也已發展成熟，並且應用在生物科技及有結構式半導體薄膜。 經過過去數年在橢圓偏光儀的研究，我們已經可以在線上校正各光學元件的偏光角，最近並能在線上校正光彈調制器的相位振幅。 一光彈調制式的橢圓偏光儀已經發展成熟，如清華工科所的蝕刻系統之線上即時橢圓偏光儀，接下來就是研究其應用在材料上的量測- 液晶及高分子薄膜。 本實驗室最近也已克服轉動式橢圓偏光儀入射角偏差的問題，而完成一簡式二維橢圓偏光儀，並量得一光感異相高分子材料的二維薄膜分布。藉此兩系統的完成我們已可量測動態及平面分布希望能監控各式材料的製成並改善其製程。 目前有興趣的材料為液晶及高分子薄膜，希望延續研究現在發

18、現的問題：液晶的橢圓偏光特性及高分子的光感異相性。NSC94-2215-E-009-015(94N413)-計畫名稱：由奈米組件建構三維人造晶體的光電特性與量子態控制研究者：黃中垚經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：奈米組件；人造晶體；光電壓元件；量子態控制我們建議研究由各式奈米組建構裝三維人造晶體的光電特性。這些人造晶體材料可用於實現未來採用熱載子或多能帶電子結構以增強光電轉換效率之第三代光電壓元件。我們計畫使用量子態控制技術研右三維人造晶體光激發衰退動態機制。本計畫建議使用之技術與研究項目將有助於我們了解與開發具能源應用淺力之奈米結構材料。NSC94-2112-M-009-031(94N

19、185)-計畫名稱：以非線性光學技術進行液晶顯示器用配向膜之表面特性研究研究者：黃中垚經費來源：奇美電子股份有限公司關鍵詞：液晶；光配向膜；光和頻振動光譜術由於符合下一代液晶顯示器非接觸式製程之要求，近年來以斜向入射離子束與紫外線處理液晶排列基板吸引相當多研究人員的興趣。為了確保新一代液晶排列技術的成功發展，本計畫將結合一些前瞻研究工具以深入探討在這些結構複雜的表面之液晶排列狀態與機制。光和頻振動光譜技術將首先用於分析液晶分子與配向膜表面原子基團(官能基)的排列相干性。時析電光量測與富氏紅外吸收光譜將用於顯示液晶層電致轉向動態與新配向膜的配向能力的相關性。二維影像式偏極光譜技術最後將用於探討新

20、液晶排列技術的穩定性和其缺陷結構以為下一階段改進之需。94C120(94.07.01-95.06.30)-計畫名稱：光折變體積全像之研製及其應用研究研究者：許根玉經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：全像光學；體積全像光柵；光資訊儲存；光資訊處理；光折變光學本計劃旨在探索光折變體積全像的新穎記錄材料、體積全像光柵之設計製作，以及其在光資訊處理之應用。在體積光柵記錄材料方面，目標是研發適合於以雙波長方式記錄的非揮發性(Non-volatile)體積全像記錄材料，使得全像記憶不會被讀取光洗除。我們將以鉍系列(Sillenite)光折變晶體為探索的主要對象，包含鈦酸鉍（Bi12TiO20，簡稱為BT

21、O)、矽酸鉍（Bi12SiO20，簡稱為BSO）及鍺酸鉍（Bi4Ge3O12，簡稱為BGO）等晶體。因為這系列晶體具有良好的電光特性，載子遷移率快、反應速度快，而且其價帶能隙達3.2 電子伏特，容易藉由摻雜而在導電帶與價帶之間產生一些雜質能階，來改變光折變性質，以塑造吾人所需的非揮發性體積全像記錄性能。在摻雜元素方面，我們打算單摻、雙摻或多摻過渡及稀土元素，包含Ru、V、Co、Fe、Mn、Rh、Pd、Os、Ir 等。為了分析晶體之全像光學性質以及指導新晶體之設計與改良工作，我們將以Kukhtarev 光折變模型為基礎，加上載子在多雜質能階之間的光激發與傳輸動態行為，來推導光折變材料的雙波長全像

22、記錄方程式，以理論模型及實驗驗證，來求取晶體優化參數。在體積全像的應用方面，將致力於推導體積全像光柵之脈衝函數，據以建立全像光學連線、全像儲存及全像濾波的設計公式，並以實驗驗證之。同時將以多頻道體積全像濾波光柵來研發拉曼光譜濾波器，探索生醫檢測之潛力。NSC94-2215-E-009-034(94N563)-計畫名稱：奈米光電材料與光子晶體基礎研究研究者：謝文峰經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：光電子系統；光學功能性；光子晶體和波導；奈米材料；奈米結構；光電材料光電子系統中的核心光學功能性，一般而言都是利用相當微弱的光與物質間之交互作用，如各種線性與非線性之光吸收、折射及散射效應。光電材料

23、中之光子-光子與光子-電子交互作用遠小於電子-電子和電子-離子間之交互作用，所以光電元件的尺寸通常需要遠大於電子元件，以達到足夠的光電功能性。因此想要像積體電路一樣，簡單地尺寸縮小(scaling)積體化光子系統，在理論上有很大的問題。到現代的電子元件充分地應用電子的 Bloch waves 增強它們之間的交互作用，來將電子元件縮小至奈米級。光子的Bloch waves 也存在於光子系統中，利用光子和電子兩者的Bloch waves 之相干性和偶合之優勢，特別是一些光子與電子侷限的結構；簡單地尺寸縮小顯示侷限的電子Bloch wave 約在幾個埃之數量級，而侷限的光子Bloch wave 在數

24、百埃之數量級。最近我們更發現在光子晶體波導中，可能將光子侷限到小於五分之一波長範圍內。藉著適當的元件結構增強光子-電子的交互作用似乎是一蹴可及之事。因此在這三年計畫中，我們計畫設計和建造一些新穎的光學功能性到光子結構中，結合我們過去在光電材料與雷射技術的成果與最近在光子晶體方面之相關研究經驗，進一步發展利用新穎結構操控即時光子-電子交互作用力，以便控制量子演化態(quantum evolving states)。當這些技術開發成熟後，各式各樣的應用如介質中光傳輸之控制、可控制的材料相變、甚至量子計算等都變得可達成的目標。NSC94-2112-M-009-015（94N178）-計畫名稱：瓶型光

25、學聶夾與光子晶體光纖連續光譜研究研究者：謝文峰經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：瓶型光；簡併共振腔；固態射；鎖模射；光子晶體光纖；超寬續光譜的產生；相位控制；全場測多將射操作在簡併共振腔結構附近，並以較小於腔內膜光斑之TEM00 模泵浦，我們但觀察到具多光腰(multi-beam waist, MBW)之射輸出模；而且發現克爾鎖模也發生在這些共振腔結構附近，可以穩定自鎖模鈦寶石射。將實光置入腔內盡靠近射晶體以抑制高階橫模，並改變同的泵浦光斑，可將個焦點間光型(beam profile)的壓抑中間光學位能井達到最佳化瓶型光。在這個計畫中，我們將用最佳化的Nd:YVO4 瓶型光射進一步進瓶型光

26、光學捕捉：用瓶型光多焦點的特性研究是否具有自癒(self-healing)的能，也就是是否能在各個焦點上抓住高折射毫米子；以及用光瓶對於低折射毫米子進單光束侷限(single beam trap)。另一方面，建頻解析光柵FROG 的測技術，以及用空間光調變器(SLM)控制超短脈衝射相位，我們將研究光脈衝在光子晶體光纖(photonic crystal fiber, PCF)產生超寬續光譜(super continuum)建(build up)之機制。這種相位控制的超寬續光源將被應用研究光電材之非線性光學特性研究或Additive pulse mode locking(APM)之研究。三前蒙國科

27、會支助購得的8W Verdi 射，於個月前封閉之共振腔發生因明原因的故障，以致於射無法起動，需送回原廠修。因此今的計畫中我們將申請Verdi 射之維修費約33 萬元和購自組一套FROG 測裝置研究光瓶捕捉和超寬續光譜之建機制；而於第二中購買空間光調變器(spatial light modulator, SLM)，從事實驗與研究超寬續光譜之相位控制。NSC94-2215-E-009-033(94N562)-計畫名稱：高速長波長(1.3, 1.55m) VCSELs 在都會DWDM 之研究與實現研究者：郭浩中經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：長波長面射型雷射；高密度多波分工；布拉格反射鏡；摻氮

28、砷化銦鎵；量子點；面射型雷射陣列在此子計畫中，我們將延續前三年在DWDM子計畫中之長波長面射型雷射的研究工作。此計畫的重點工作在改進長波長1.3m and 1.55m 面射型雷射的設計，製程和操作特性以符合都會型的高密度多波分工（Metro-DWDM）的應用。 我們預計使用的方法有二（1）成長在InP基板上的結構，是利用我們在前次計畫中已最佳化的 AlInGaAs/InP 布拉格反射鏡（DBR）或空氣孔隙所形成的DBR（air-gap DBRs）加上成長技術已成熟的 InP系列多重量子井為增益層，再結合新穎的製程技術（如再成長wafer fusing、晶圓鍵結融合wafer-bonding、差

29、排disordering等等），使面射型雷射元件達到高速，高輸出、單模的特性。（2）成長在GaAs基板上的結構，是利用目前磊晶技術已成臻熟的 850nm系列 AlGaAs/GaAs DBR和我們實驗室發展的氧化製程，再結合和GaAs晶格匹配、其發光波長在 1.3m and 1.55m 的新材料（如 InGaAs 量子點和四元材料 InGaAsN）為增益層，來發展高輸出、單模的長波長面射型雷射。由於此增益層為較新型材料，故我們將針對此材料做廣泛及深入的特性研究以最佳化面射型雷射的結構並改善其操作特性。此計畫預計進行的研究包括臨界電流、增益和外部量子效率（ external quantum eff

30、iciency）、面射型雷射的結構設計對溫度特性的影響與理論計算和實驗的比較分析。最後，我們將研究以二維光子晶體（photonic crystal）結構來控制面射型雷射模向模態的方法，並利用光子晶體來改善模態輸出使其成為單模輸出之長波長面射型雷射。我們預期我們所設計之新穎的長波長面射型雷射可以達到高速(12.5Gb/s)傳輸的要求。本計畫預計執行的主要目標有(1) 製作以 AlInGaAs/InP 或 air-gap 為布拉格反射鏡之 InP 系列的高速、高輸出功率、單模的長波長面射型雷射。(2) 利用最佳化的 InGaAsN 量子井和 InGaAs 量子點之結構設計來製作以 GaAs 系列為

31、布拉格反射鏡的面射型雷射並增加其操作特性。(3) 將光子晶體應用在各種面射型雷射上。NSC94-2215-E-009-020(94N560)-計畫名稱：氮化鎵磊晶片雷射剝離基板之研究研究者：郭浩中經費來源：財團法人工業技術研究院光電所關鍵詞：雷射剝離製程；晶圓接合技術；金屬基板藍光LED本計畫預計在半年內研究雷射剝離製程對材料與元件所可能造成的應力改變。研究不同的接合金屬與雷射剝離製程後之熱退火條件對應力的影響。利用模擬軟體計算表面平整度對light extraction efficiency 與反射率的影響。利用濕蝕刻或乾蝕刻方式與機械研磨控制研究表面平整度之可行性。並配合上述研究結果製作高

32、亮度LED與GaN-based VCSEL。94C154(94.06.01-94.12.31)-計畫名稱：電注入連續性操作光子晶體雷射的製程開發與特性的設計和量測研究者：李柏璁經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：光子晶體；半導體雷射；奈米製程；InGaAsP-InP 材料；瑕疵共振腔； FDTD和FEM模擬此計畫將以實現發光波長為1.55m 在室溫電驅動連續性操作的二維光子晶體瑕疵共振腔雷射為目標。這種光源是實現和微小化光子積體電路的重要元件。我們將利用一個擁有高熱傳導特性的材料 (sapphire) 來加強散熱，以達到連續性工作，同時研發瑕疵共振腔之最佳化，以期獲得高Q、小體積和電驅動的目

33、標。這個計畫包含二維光子晶體瑕疵共振腔雷射的設計，製造，和量測。我們會發展先進的奈米製程技術以製造共振腔的結構，也會建立一個模擬平台以幫助我們了解和預測瑕疵模的特性。NSC94-2215-E-009-016(94N414)-計畫名稱：利用次兆位元率鎖模光纖雷射脈衝載波探討全光網路信號處理元件與技術研究者：林恭如經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：次兆位元；飛秒；全光網；歸至歸轉換；時脈回；輯閘；頻再生；因諧波；光注入鎖模；射二極體；光纖射；半導體光放大器；啾頻脈衝壓縮；交互增調變全光網(All Optical Network)已經成為發展下一世代高速光纖通訊網一個必然的趨勢。在全光網中，為避

34、開光轉電、再由電轉光的這種光電光處過程所造成的網瓶頸(network bottleneck)，各種全光訊號處元件與技術皆建在光對光的直接處，以適應早已超過電子元件處速的高速光載波。而在全光訊號處網的測試上，次兆位元(Sub-Tbit/s)以及百飛秒窄脈衝寬光纖射的同步發展是可獲缺的測試載波光源。我們在這個三型研究計畫的重要目標是研究一種新穎的全光訊號處元件/子系統的開發與測試技術。同時，為建構全光訊號處元件/子系統所必需的次兆位元脈衝載波光源系統，用摻鉺光纖放大器、進波半導體光放大器、與光纖曼放大器為增介質，並配合自研發的新型低耦合損耗光纖熔接技術與高倍頻因鎖模脈衝產生技術，開發各式重複達到2

35、00 Gbit/s 以上的次兆位元鎖模光纖射。光纖射光源之輸出波長可調、時基的穩定、非線性脈衝壓縮這些次域將隨著這些次兆位元鎖模光纖射做進一步的研究。最後，一個整合光子晶體的非線性光纖環鏡以及用40-80 GHz 再生式因諧波鎖模射的次兆位元全光測試平台將是我們的最終目標。在第一的研究計畫中，我們將首次用一般法布-珀射(Fabry-Perot Laser Diode，FPLD)作為全光通訊格式轉換元件，開發 10 Gbit/s (OC-192)全光式歸(NRZ)轉歸(RZ)格式轉換器，用將低頻寬需求的歸資轉換為歸資以被動分時多工模組整合成高速之分時多工資，於與後端高速會網骨幹進整合。而自於這樣

36、一個具有成本效的全光格式轉換器其歸格式資的傳輸特性，包括眼圖、時基紊以及誤碼將被測分析。為完成此測平台，第一我們將建構12.5 Gbit/s 高速位訊號產生器(Pattern Generator)以及高速誤碼分析儀(Error Detector)系統。同時，這種歸格式資的光時鐘/資回將用自製的半導體光放大器光纖環射系統達成。而為滿足計畫發展高資全光取樣測試平台以及測試全光3R 再生器性能的需求，研發高速脈衝高載波是克容緩的事。我們將同步研製速達以頻再生架構實現之40 GHz 超穩時基鎖模光纖射系統。而另一種以10 GHz 背向光注入式(Backward Optical Injection)之4

37、0 GHz 倍頻鎖模半導體光放大器光纖環飛秒射系統也將被建構。我們首次展示用背向注入一10GHz 的暗脈衝進入半導體光放大器所實現之四階因諧波鎖模。我們也將建構相關的與模擬模型以瞭解交互增調變窗口對於光增消耗及鎖模動態特性的影響。而為將操作波長延伸到L-band，40GHz 的頻再生式因諧波鎖模技術將被用實現C+L-band 摻鉺光纖放大器/曼放大器為基礎之鎖模光纖射。為得到高功與超短光脈衝，以全光纖為基礎的色散補償和光固子壓縮架構將被用在上述所提的摻鉺光纖射、半導體光放大器光纖射以及C+L-band 摻鉺光纖射/曼光纖射系統中，產生大於500 毫瓦、小於500 飛秒的脈衝。壓縮前後的自相關軌

38、跡、啾頻波形以及對應的光譜和時間頻寬乘積將使用自相關器、光啾頻與頻譜分析儀測。在第二的研究計畫中，我們將評估以面射型半導體射(Vertical Cavity Surface EmittingLaser，VCSEL)作為全光通訊格式轉換元件之潛及發展1040 Gbit/s 以法布-珀射或分佈迴授半導體射之全光式歸(NRZ)轉歸(RZ)資格式轉換器。此外，我們將提出一種藉由此種資格式轉換器實現之新穎具有歸格式轉換機能的全光輯閘元件。在同步脈衝調制方法下，面射型射的短腔長、單模輸出等優點將有助於發展資至40Gbit/s 的資格式轉換器。而為有助於次兆位元歸資的測分析，我們將繼續提升第一發展的因諧波鎖

39、模式摻鉺光纖射、半導體光放大器光纖射以及C+L-band 摻鉺光纖射/曼射載波位元。特別值得一提的是馬赫-曾德干涉式環鏡或帶有120GHz、160GHz 或200GHz 自由頻譜範圍(FSR)之光纖法布-珀標準具將被用改善相鄰脈衝振幅一致化的問題。藉由這些振幅一致化技術，我們將提出藉由以40GHz 頻再生式鎖模光纖射載波光調變在半導體光放大器光纖射中之光放大器，實現四倍頻160Gbit/s 飛秒鎖模半導體光放大器光纖射載波。我們也將繼續研究藉由混成式摻鉺光纖放大器/光纖曼放大器做增介質實現之重複達120 至160Gbit/s 長波長次兆位元載波。此外，以高功單模光纖為基礎之脈衝壓縮及色散位移光

40、纖為基礎之脈衝壓縮方式將用於我們的研究中產生超短光脈衝。在脈衝放大與壓縮之後，本目標峰值功為400 毫瓦與脈衝寬為100 至200 飛秒。在分析工具的基礎建設上，我們將購入啾頻分析儀用分析10 至40Gbit/s 歸格式資與大於100GHz 重複之光纖射脈衝的啾頻以進一步評估與修正其啾頻特性。我們也將架設500 公的傳輸平台以瞭解相關的傳輸特性。另一方面，我們將藉由光取樣器升級我們現有的取樣示波器用以觀察與分析歸格式資和高速鎖模脈衝的眼圖與時基紊。在第三的研究計畫中，我們將專注於藉由使用超寬增範圍子點半導體光放大器建波長可調可換式、多通道全光資格式轉換器及全光輯閘。藉由加入以半導體光放大器為基

41、礎之時脈粹取器，此波長可調且多通道的資格式轉換器可進一步延伸為全光3R 再生器(再放大、再整型以及再定時)，用於大於40 Gbit/s 的歸資上。由於半導體光放大器的寬增範圍、高功、小體積、以及波長可調/可移動特性，我們期望此子系統可以取代在長距光纖通訊網的藉由光電光轉換技術實現之光互器(OXC)。此外，此半導體光放大器實現之資格式轉換器可以在全光高速網節點或在會網間的骨幹扮演全光輯閘的角色。另一方面，我們將繼續藉由高階頻倍增技術提升因諧波鎖模射載波重複達200Gbit/s 以上。具突破性的進展將是以80 至160 GHz 再生式鎖模摻鉺光纖射系統為外注入光源，配合半導體光放大器的交互增調制技

42、術實現極高速背向光注入式320 GHz 倍頻鎖模半導體光放大器光纖環飛秒射系統。我們也將繼續使用藉由再生式因諧波鎖模技術與摻鉺光纖放大器/光纖曼放大器混成架構發展200GHz、C+L-band 光纖射。為補償色散以在長距中歸格式的資有較佳的傳輸表現，我們將探討以非線性光子晶體光纖為基礎光纖環鏡以進一步同時補償在高速光纖射與大於40Gbit/s 之全光格式轉換及輯資的色散與縮短其脈衝寬。為此，我們將建構高位元誤碼分析與光網(Optical Network Analyzer，ONA)分析系統，以瞭解這些全光訊號處元件與模組的最佳操作與其頻響應特性，據以調整所產生之輸出訊號的色散特性。我們這些在次兆

43、赫級光纖射脈衝載波與40Gbit/s 全光元件與測試技術開發的研究成果，將有助於加速次兆位元全光訊號處域的發展以及在次世代全光網的普及應用。NSC94-2215-E-009-040(94N565)-計畫名稱：可撓式非晶矽薄膜電晶體元件製作與電性機制之研究研究者：劉柏村經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：可撓式基板；低溫直接沉積技術；轉印技術；液晶顯示器；機械撓曲本研究計畫將用二的時間完成可撓式顯示電晶體元件的製作與特性分析探討。由於可撓式顯示器相較於目前使用玻璃基板製作的顯示器，擁有輕、薄、耐衝擊及可曲撓的特性，在未，可能採用捲製造的方式大生產可撓式電子產品，有效低製造成本。因此，在一些新興

44、的顯示市場，如電子書，汽儀表板以及捲軸式螢幕等的應用上具有極大的發展潛。然而，由於可撓式基板的耐熱性及導熱性普遍佳，為解決這個問題，在本研究計畫中，將用低溫直接沉積技術以及轉印技術種方式進可撓式顯示元件的製作與研究。除發展最佳化的可撓式元件製程技術，我們也將探討在同方式的電壓操作時(如直或交訊號)，顯示元件的電特性表現，以搭配同的顯示介質操作。此外，為能成功應用於曲撓的顯示環境，在研究中也將探討當進機械式的撓曲操作時，顯示元件的電性及可靠表現。這些研究主題的探討是極為重要的，並且將有助於成功發展可撓式顯示技術。NSC94-2215-E-009-031(94N416)-計畫名稱：建構兆位元紀元的

45、光電科技-下世代光通訊與光儲存技術 研究者：賴暎杰經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：在執行完第一階段四年的學術卓越計劃之後，我們已經在交通大學建立起良好的研究環境，也發展出許多重要的結果與許多可行的新想法。在這第二階段的後續卓越計劃裏，本分項計劃的目標是來發展下世代光通訊與光儲存應用中所需要的關鍵技術。在下世代光通訊應用的研究上，發展的重點是在新型光傳輸技術與光信號處理技術的研究，以及未來光通訊系統所需的元件模組與次系統技術。基於我們過去四年來的成果，在未來四年的後續卓越計劃中，我們將針對以下三個方向來進行研究：(1)超高容量光傳輸技術；(2)智慧型光信號處理技術；(3)低成本光擷取網路技

46、術。以上這三個研究題材事實上也是未來傳輸、都會、和擷取網路的主要發展方向。我們預計的研究內容如下：(1)使用新型調變型式的超高容量光傳輸連結將是未來傳輸網路的最終解決方案。我們將針對最重要的議題 (如新調變型式及動態補償技術等 )來進行研究並建立一個40Gb/s 的 DW DM testbtd (2)對新一代的智慧型網路而言，光學層必須能夠提供更多的新功能，而所需的成本、空間、及功率要更少。新型的光信號處理技術有機會能實現此一遠大的目標，我們將集中探討重要的待解決問題 (如非線性光處理技術，可調光模組等 )，並在前述的40Gb/s 的DW DM testbtd 上進行實地的測試。(3)最近由於

47、光學及微波技術的發展，光纖電波的混合式網路也成了一個熱門的研究領域。我們將探討利用光波長多工及多載波編碼多工擷取技術之新型超寬頻光纖電波網路架構，以及利用光學編碼多工擷取技術之雙向寬頻光擷取網路架構。我們預期在這方向的研究成果應可促成實用且低成本的光擷取網路解決方案的出現。 在下世代光儲存技術的研究上，我們的重點是在微製作平面型光學讀寫頭的開發 ，以及新型的控制及讀取技術的研究。由於對具備高密度讀取能力的微型光讀寫頭的迫切需求，近場讀寫轉換器所需元件的有效製作及整合也隨著變得關鍵起來。本分項計劃將透過微米級及奈米級的微製造技術來提供近場磁光碟片讀寫模組所需的元件及構製技術，這些元件及構製技術也

48、應該有可能可以用於傳統的DVD光學讀寫頭。近場讀寫模組的開發需要光電、光學、控制、微製造、飛行動力學、材料等方面的專長，所以需要電機、電子、光電、控制及機械等方面人才的整合。由於本分項計劃所要研究的平面型近場讀寫頭包含了一個固態 immersion 透鏡及次微米的孔洞，這種複雜的幾何結構不可避免會造成氣流的擾動。我們將發展使用非結構式網路的數值模擬方法來增強現有演算法的功能，以進一步研究複雜幾何結構之氣流問題。更進一步來說，氣流的擾動也會造成支撐臂，轉換器及光碟片的振動，這些效應也需將支撐臂等的運動方程式一起考慮進來才能加以計算。在本分項計劃中我們也將發展微製造技術來改進平面讀寫頭的特性，這將

49、包括更小的孔洞、更精準的位置對準，下層的部份(包括透鏡、孔洞、奈米線圈等)與上層的部份(主要是導光的元件)的構製與整合。本分項計劃的另一個目標則是發展可調整光束聚焦位置的可調焦光學模組，希望用之來取代傳統的聚焦控制用線圈驅動器，以達到更小元件尺寸的目的。NSC94-2752-E-009-009-PAE（94N038）-計畫名稱：新穎光信號處理元件與模組及其在光通信中之應用研究者：賴暎杰經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞： 在1990 年初摻鉺光纖放大器的工程實用性被證實之後，光通信系統在約十年間，在單一光纖上增加了達100 倍的傳輸量。而在過去五年間，由於投資人錯估網際網路的成長倍率，在近乎

50、狂熱的不停建構下，遠距網路光通信系統的通信量不再是一限制的瓶頸。因此在現今網路中，如何開發出新的技術平台來能夠有效的降低資本支出以及營運支出，並且同時能夠以漸進的方式逐步的改善提升網路的功能與效率，便成了一個技術能否被實際應用的重要關鍵因素。因此如何能符合經濟效益有效的在光傳輸層上面進行交換、信號處理、波長轉換與波長置換等功能就成為一個非常重要的課題。在本整合計畫中我們將研究如何在光傳輸層上提供新的功能，來有效的降低成本與減輕在電路上的嚴苛要求。我們提出的各子計畫包含全光再生模組、動態色散與PMD 的補償、微光機電可重新置換之交換模組、線性/非線性光纖光柵元件及鎖模光纖雷射的開發等，都是專注在遠距網路的光傳輸層上提供新的功能。至於在都會與區域網路的架構中，我們將致力於開發長波長的VCSELs 作為低成本的替代光源希望由於此一計畫的執行能夠成功的開發出新世代的光通信光源元件。在用戶端的擷取上，光纖通訊雖可提