學位論文
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Item 相位式電腦全像片之研究(2004) 林政宏本論文分別以Iterative Fourier Transform Algorithm 及Direct Binary Search 兩種演算法設計相位式電腦全像片並探討其特性，從理 論設計、模擬分析到應用，我們進行一系列之研究。旨在介紹如何利 用全像之概念來設計相位式電腦全像片，並以液晶光學空間調制器進 行光學重建。首先說明設計的方法與基礎，根據光波繞射理論以電腦 程式計算出全像片之光場分佈，並且量測了液晶光學空間調制器之光 波調制特性，包括光穿透率及相位變化…等，找出適合相位式全像片 光學重建之工作條件以實現相位式電腦全像片，最後並應用於雷射光 鉗上。 iItem 一維及二維光子晶體光學性質之計算(2009) 劉正禮本篇論文主要是採用數值模擬的方法，研究一維及二維光子晶體的光學特性及應用。對於一維結構的光子晶體，我們透過轉移矩陣法來計算由超導層、介電層相互交替排列的週期組成，並求得其透射及反射的光學頻譜。利用模擬的結果，我們分析不同的相對週期厚度及入射角度對能帶分佈的影響，進一步歸納出各個變量在整體的結構中，所可能扮演的角色及造成的效應。在處理二維組成的光子晶體時，我們利用平面波展開法探求其能帶結構；並應用時域有限差分法，以光學模擬上常被使用的FDTD套裝軟體，進一步透析其電場、磁場、及能量在光子晶體中的傳播方式，以及各個分量在行進中隨時間和空間的變化。最後，我們將探討光通訊系統中，由光子晶體組成的小尺寸光學元件，例如:二維光子晶體波導、耦合共振光學波導、以及指向耦合器，其特有的電磁特性與相關的光學應用。Item 全像透鏡應用於聯合轉換相關器之設計及研究(2009) 廖鴻嘉本論文利用全像蝕刻技術(Holographic Lithographic technique)來設計並製作具傅立葉轉換的全像透鏡，並應用於聯合轉換相關器(Joint Transform Correlator) 中，以進行圖形辨別。首先我們將介紹聯合轉換相關器及全像透鏡的理論設計與模擬分析，以及全像蝕刻技術，接下來再製作全像透鏡並探討其光學特性，最後再將全像透鏡結合於聯合轉換相關器，並針對其系統效能及辨識能力進行探討。在本文中我們製作出焦距為13.4公分，光點大小為20μm的離軸全像透鏡，應用此透鏡於聯合轉換相關器中，並展示此系統的圖形辨識效能。Item 發光二極體之螢光材料及其封裝特性分析(2008) 湯友聖; Yu-Sheng Tang原油價格於2008年六月份創下每桶140美元歷史新高價位，年初至今原油價格已飆漲40%，與去年同一時期相比正好整整漲了一倍。科學家並預期2008年夏天於溫室效應持續急遽惡化下，北極冰層有50%機率會全部融化流入大海，迫使低海拔城市面臨被淹沒之危機。於此，開發新型替代性能源與如何有效節約能源消耗是當今重要之研究課題，但當前替代性能源無法被有效地被利用來取代石油，故如何節約能源則成為最迫切之問題。固態照明，即為一有效之解決方案，如全中國大陸能以LED取代目前之照明設備，將省下一座三峽大壩全年之發電量。本文所探討之發光二極體於此照明革命中扮演著舉足輕重之角色。 1996年日亞化學Nakamura等人成功成長藍光發光二極體，並搭配黃色摻鈰之釔鋁石榴石(cerium doped yttrium aluminum garnet, YAG:Ce)，成功發展白光LED。近年來於白光LED之發展日新月異，藍光晶片搭配YAG雖發光效率佳，但仍有藍光轉換效率不佳以及其白光演色性不高之問題。為規避日亞YAG專利之問題，矽酸鹽類發展亦受到重視，其發光效率與YAG屬伯仲之間，但近來研究發現其熱穩定性與抗濕性不佳。故本研究著重於UV激發之高色純度螢光粉，本研究發現鉀鍶磷酸鹽(KSrPO4)之熱穩定性及抗濕性佳，分別摻雜二價銪(Eu2+)及三價銪(Eu3+)產生藍光與紅光。再者，發現摻雜Eu2+之氯鋁酸鍶(Sr3(Al2O5)Cl2)光譜較YAG紅位移且半高寬大，故可解決演色性不高之問題。針對以上三種螢光粉進行材料結構、光譜特性與可靠度三大類之分析。 本研究之KSrPO4:Eu2+部分內容已發表於Appl. Phys. Lett. 90, 151108 (2007)，研究其熱穩定性。Sr3(Al2O5)Cl2:Eu2+乃一新穎之螢光粉，並未有相關文獻報導，日前已提出專利申請。Item 矽奈米線場效電晶體之研究(2008) 林庭宇; Lin Ting Yu當半導體元件微縮至深次微米之領域時，金氧半場效電晶體具環繞閘極結構能有效降低短通道效應且具備理想之次臨界斜率。短通道效應使得元件應用數位電路時，產生漏電流導致不必要之功率消耗，進而影響電路的功能。因此研究矽奈米線場效電晶體元件元件成為刻不容緩之事。 本論文研究利用已經發展成熟的矽半導體製程技術，與熱氧化應力限制原理，設計製作完全環繞式閘極之矽奈米線場效電晶體元件。本研究之矽奈米線場效電晶體，其奈米線定義範圍為直徑20～50奈米、長度200～400奈米。於室溫下量測其元件特性，發現其電性除完美呈現出標準場效電晶體之特性外，於某些元件中更呈現出庫倫阻斷現象之特性。我們推測形成電流-電壓特性圖呈現階梯現象之原因，乃為絕緣層上之矽元件層進行摻雜製程時，恰巧於通道中形成砷島所造成。本研究結果成功利用熱氧化應力限制原理製作出直徑50奈米以下之矽奈米線。Item 快速掃瞄式光學延遲線為基礎之相位對比量測法(2008) 周明諭; Chou, Ming-Yu此篇研究中，我們發展一套平衡式光學同調干涉儀並且結合快速掃描光學延遲線(RSOD)和馬赫-詹德干涉儀(Mach-Zehnder interferometer)來產生相位資訊。利用相位解析OCT (phase-resolved OCT)成功的展現奈米尺度的微小相位差異影像，這是以往傳統強度式的OCT所無法偵測到的。相位靈敏度的表現在相位解析OCT中是一個很重要的因素，相位的飄動可能是因為開放式空間環境擾動所造成的，當我們結合共路徑架構和平衡式偵測系統，共同的雜訊就可被減掉，並且改善相位靈敏度。Item 全像光學元件之表面特徵診斷(2008) 莊富傑本論文以正立式的架構搭建一套差動共焦顯微鏡，此系統的架構、元件和儀器的規格，及架構的設計文中也有詳細描述。系統以波長為632.8nm之光源、數值孔徑為0.8之物鏡為主，其縱向與橫向解析度分別可至4.2nm及422nm，並且動態範圍為500nm。由於差動共焦顯微術的軸向解析率限制主要來自系統的雜訊，經排除機械震動、光學雜訊與電性擾動等因素，可得到75.7dB的差動共焦訊雜比。 利用差動共焦顯微術對奈米級表面起伏的敏感性、及非侵入性、非破壞性、非接觸性等優勢，量測出幾種樣品的表面輪廓(例如：微透鏡、高分子膜、一維光柵和二維光子晶體)。並藉由最大可能估計法(maximum-likelihood estimation algorithm，MLE)來提升影像的橫向解晰度。Item 氧化鋅奈米光碟片的製作與量測研究(2007) 羅智鴻; Chih Hung Lo在本論文中，首先以光碟測試機量測不同厚度與不同氬氧比例的氧化鋅(ZnOx)近場超解析結構光碟片的載子雜訊比(CNR ,Carrier to Noise Ratio)，在光學的解析極限下，可以量測寫入長度100nm的記錄點，其載子雜訊比可達到27.97 dB。為了更進一步了解氧化鋅奈米膜層結構中光與膜層的交互作用，我們分層去做探討，利用光譜顯微儀與掃描式電子顯微鏡(SEM)與原子力顯微鏡(AFM)來觀察氧化鋅奈米薄膜的變化。也利用靜態測試儀(pump-probe laser system)量測在不同時間下雷射功率在氧化鋅奈米膜層上所造成的影響，並比較獲得的CCD影像與穿透式電子顯微鏡(TEM)圖。Item 前瞻性奈米矽柱陣列感測器建構在極化鍵控系統之研究(2007) 柯閎仁本文中我們成功設計並製造出高靈敏光矽柱陣列感測器並利用低成本奈米球微影技術與光輔助電化學離子蝕刻，在本文中的實驗可以證明微小生物分子可以利用極化變化被判別，我們利用生物分子微小的折射率變化引發感測器的強烈極化靈敏度在結合極化鍵控系統來觀察邦加球上極化的改變並判別生物分子，這是個非常有前瞻性的初步實驗，我們相信這個前瞻性的矽柱陣列感測器搭配極化鍵控系統技術應用在生物科技領域上，定可替人類帶來革命性的醫療突破。Item 極小NXN多模干涉光分歧器之研究與應用(2007) 林建宏; Chien-Hung Lin本文設計最理想的奈米接取波導對於NxN型多模干涉光分歧器，並且成功在SOI晶片上模擬極小的2x2, 4x4, 8x8, 16x16 和 32x32多模干涉光分歧器。藉由SOI奈米波導技術，有效地縮減多模干涉光分歧器的元件尺寸，有助於積體光學元件之發展。接著，我們提出一個新穎的極小型1.3/1.55微米波長解多工器，是建構在多模干涉元件並內含光子晶體。最後，我們架構一個模擬的40Gb/s光傳輸系統，得到我們設計的NxN光分歧器可運用在40Gb/s光傳輸系統並有良好的傳輸品質。