光電工程研究所
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本所於民國91年成立碩士班，94年成立博士班。本所成立之宗旨及教育目標在於培育符合社會所需的光電科技專業人才，本所發展目標在於實現學界對於國內產業的關懷與參與之願景，並朝向「產業知識化、知識產業化」的發展趨勢與需求邁進。近年來，本校已轉型為綜合研究型大學，依據校務整體發展計畫與本所發展策略規劃之需求，將能提供本所未來發展之參考與願景。
本所研究方向 ：
一、光電材料與元件模組
二、奈米生醫及醫學影像
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Item 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 超穎材料傳輸線模型與光子晶體之計算(2009) 葉大為; Da-Wei Yeh本文著筆研究於超潁材料所組成的一維光子晶體，此光子晶體所產生的能隙現象在本文有做深入的探討與研究，我們所謂的超穎材料是指材料參數中介電常數和導磁常數之其一常數為負值，而另一個常數為正值的材料，此單一材料參數為負值所組成的光子晶體我們簡稱SNG，接著我們考慮材料的厚度比例對於能隙的邊界和禁帶的頻寬所產生之影響，我們簡單的結合左手傳輸線理論，利用近似的方式，有效的利用厚度變化來描述能隙邊界與寬度變化的趨勢，並且討論加入損耗後所造成的影響。 除此之外，我們也利用阻抗匹配的理論去討論不同角度入射對於能隙的寬度所產生的影響，並做理論上的分析，然而一樣是用單一負值的材料參數所組成的光子晶體，我們討論這兩種極化模態的穿透光譜，當然主要的討論方向為不同的角度和不同的極化模態所產生的能隙禁帶大小變化，接著我們成功的利用(k2/k1)參數去討論厚度和角度的變化與能隙的關係，在此篇論文中我們有清楚的定義，此參數是利用不同角度在阻抗匹配狀態下所計算出的波向量比例關係，利用這個比例關係我們可以清楚的解釋在不同模態下，角度改變造成光子晶體能隙的禁帶大小跟著改變的傾向，而這個比例關係也可以用於解釋厚度變化所導致禁帶大小和能隙邊界的變化情形，此研究結果對於研究單一負值的材料所組成的光子晶體具有相當幫助。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 一維光子晶體光電特性之研究(2009) 朱柏翰Abstract Photonic crystals (PCs) are periodic structures made of materials with different refractive indices. With their interesting and amazing electromagnetic properties, research on PCs continues to be a hot issue in photonics in recent years. The main feature of PCs is that they can prohibit the propagation of electromagnetic waves within a certain frequency range called photonic band gap (PBG). The materials containing PBG have many potential applications in optoelectronics and optical communication. For instance, a dielectric layered structure can be used to design as a Fabry-Perot interferometer, dielectric reflectors, and antireflection coating. In this thesis, we study the electromagnetic and optical properties of PCs by using the transfer matrix method (TMM).The thesis consists of six chapters. The first chapter is to give a brief review of PCs. The second describes the theoretical background that will be used in our calculation. Some topics under study are given in chapter 3, 4, 5. The conclusion is summarized in chapter 6. In our considered topics, we first give a theoretical analysis of optical reflection for a dielectric chirped distributed Bragg reflector (DBR). The chirped DBR is modeled by several sub-DBRs stacked successively with different values in the thickness ratio. We demonstrate how a chirped structure can affect the photonic bandgaps (PBGs). In the second one, we shall design a multilayer Fabry-Perot resonator (FPR) which is formed by taking the left-handed material (LHM) as the structure defect in a one-dimensional PC. We find some useful design rules for a FPR made by the quarter-wave stacks. In the third topic, we theoretically studied the omnidirectional total reflection frequency range of a multilayered dielectric heterostructures.Item 超穎材料之光子晶體電磁特性研究(2009) 翁茂東Abstract Photonic crystals (PCs) are periodic structures made of materials with different refractive indices. With their special electromagnetic properties, researches on PCs continue to be hot in recent years. In this thesis, we study the electromagnetic and optical properties of PCs by using the Abeles theory. The thesis consists of six chapters. The first chapter is to give a brief review of PCs and Left Handed Materials (LHMs). The second introduce the Abeles theory which will be used for our calculation. Some topics under study are given in chapter 3, 4 and 5, respectively. The conclusion is then summarized in chapter 6. In chapter 3, we analyze the reflectance and transmittance in a layered structure containing DPS and DNG media, and we found that the losses play an important role about it. In chapter 4, we show our some novel structures of chirped DBR, which can enhance reflection bandwidth in different ways. In chapter 5 we have constructed a multilayered spatial filter with an ultralow permittivity material and a typical dielectric, it has matched impedance.Item 光子晶體負折射特性研究(2008) 吳晉陽; J. Y. Wu鑒於目前利用薄膜製程及電子束蝕刻技術所製作之可見光波段的光子晶體，因尺寸極小，在製作及量測上均不易精確。因此，本研究乃嘗試利用光子晶體尺寸與能隙頻段呈正比的關係，製作出週期為毫米(mm)等級之微波波段光子晶體，並建立一套微波量測系統。 本研究係以石墨棒組成填充函數0.22672之六角型結構光子晶體、共振腔、稜鏡…等光子晶體元件，量測其能隙、共振頻率、折射角、色散關係曲線…等物理量，以探討光子晶體的負折射特性。並以連續微波及調幅微波作為波源，比較兩者穿透光子晶體稜鏡之訊號差異。此外，本研究進一步應用負折射色散關係，製作出微波波段的分波多工器及聚焦透鏡。 由研究結果顯示，連續微波之負折射現象發生在微波光子晶體能隙的上緣頻段8.2GHz以上，並發現愈接近光子晶體能隙之頻率，其負折射率愈大，而調幅微波之負折射特性與連續微波者相似。 研究結果亦証實，利用稜鏡結構及光子晶體之色散關係所製作之微波波段分波多工器，確實可將不同頻率的微波導向不同方向，具備分波多工的功能。另外，由穿透強度分佈之量測結果，可明顯觀察到平面波微波聚焦的現象，藉以判斷光子晶體平凹透鏡具有聚焦功能。Item 利用有限時域差分法模擬磁性光子晶體聚焦平凹透鏡特性(2006) 廖均達; Chun-Da Liao近年來光子晶體的研究主要都集中在介電材料上，探討的結構也多在波導、共振腔等光電元件。本文將深入的探討磁性材料對光子晶體能隙的影響並利用其負折射的特性，設計磁性光子晶體聚焦平凹透鏡。並且從調變導磁係數(permeability)來探討磁性材料對聚焦平凹透鏡，在焦距與聚焦效率的影響。利用有限時域差分法與平面波展開法同時的去探討其特性。發現磁性材料對不同偏振模態的平面波有不同的響應，反應在焦距與聚焦效率上，利用這種特殊的性質，可以將此聚焦平凹透鏡，當作是一種濾波器，且不只是對特定的波長濾波，而是一種對特定偏振模態與入射波長都具有選擇性聚焦的特殊濾波器。 由於結構的限制，所以將利用有限時域差分法來詳細的研究其聚焦的特性。借由觀察能量場的分布來探討其負折射與聚焦的效應，並分析其焦距與聚焦點的場分佈，來了解此結構的光子晶體，對不同偏振模態的特性與影響。Item 全像蝕刻技術設計並製作光子晶體之研究(2007) 藍義勝本論文主要探討如何利用全像蝕刻(Holographic lithography)技術來設計並製作二維及三維光子晶體(photonic crystal)之結構。首先利用電腦模擬計算三道及四道平面光波相交干涉的光強度分佈，並探討光束間之夾角、光波波長、入射光強度比及材料折射率等系統參數對二維或三維光子晶體晶格週期及結構的影響。根據理論分析的結果，我們建立全像干涉系統，以實驗驗證理論的模擬與分析，實際製作出光子晶體的結構；在二維光子晶體方面，我們利用三道光束對稱入射，製作出蜂巢結構的二維光子晶體，並將此結構應用在綠光發光二極體上，且成功地增加約一倍的發光效率；在三維光子晶體方面，我們利用四道光束相交干涉，在光阻上製作出面心立方結構的三維光子晶體，其實驗結果之晶格週期約為8μm及1.5μm左右。Item 全像術應用於製作光子晶體之研究(2006) 羅國彰; Kuo-Chang Lo本論文主要在探討利用全像術產生二維或三維週期性的干涉圖案，經曝光和顯影後，製作成光子晶體。首先我們以電腦模擬分析多道平面波干涉的光強度分佈，探討平面波的各項參數對干涉光強度分佈的影響，如光束間的夾角、光波波長對干涉圖案週期的影響，及入射光波強度比對干涉光強度分佈之闗係等，以作為設計光子晶體結構時的重要參考依據；同時我們亦設計並架設一套全像光學干涉系統，以實驗驗證理論的模擬與分析，實際製作出二維的光子晶體結構。此外，我們提出一個簡易的光學檢測方法，可即時觀測所製作的光子晶體之結構與週期。Item 磁性流體光子晶體效應研究(2005) 陳智勝高同質性磁性流體薄膜在外加磁場下會形成可調性有序結構，這些有序結構引發許許多多的特殊光學性質。在本研究中，我們探討有效率地將入射光打進磁性流體薄膜光子晶體之方法。 為此我們利用折射率較玻璃基板大的SU-8製作具波導之六角形凹槽，填充並封裝磁性流體使之在外加磁場下能夠形成六角型磁束排列。 為了將入射光有效率地打入波導之中，我們藉由融熔拉製而成的taper fiber來縮小光點，以進入高度僅0.82 μm之波導。除此之外，還將波導入口設計成漏斗狀，並且藉由波導端面研磨拋光的技巧，使得入射光以最大的效率進入波導中。使用彎曲形式的波導能使光線從波導射出時，不被其它非經過波導之入射光掩蓋。 在磁性流體光子晶體中，本研究成功克服了將入射光有效打進波導的問題，有助於將來光子晶體穿透頻譜之量測。