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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    數位全像顯微術及斷層造影之研究
    (2014) 林昱志
    數位全像基於全像干涉之原理，可從所記錄之數位全像片中量化分析光波中之數位振幅資訊，並已被廣泛應用於測量經過樣品之光波資訊。而在本論文中，我們提出數種技術應用於數位全像顯微術中，並用以測量諸如折射率等之樣品的光學資訊。首先，我們提出應用數位全像顯微術來進行全像記錄之即時現場量測，借以獲得在全像記錄材料於記錄過程中，光致折射率條紋之動態變化，此為第一次同時記錄全像片並同步觀測其折射率變化之研究，相較於直接以光學讀取全像片內容，本研究所提供的數位全像顯微造影之方法可更直觀且微觀全像片記錄過程之記錄機制。接著為了可直接取得穿透或半穿透材料之折射率變化，而不受限於所取得相位所代表的累計光程差，我們率先提出了一嶄新的穿反式數位全像顯微術之架構，此方法可用以同時取得微光學元件之穿透與反射的光場，並分別藉由其重建出的相位資訊以分析其中所包含的折射率變化，相對於傳統之折射率測量之技術，本研究可避免複雜的掃描機制，而可達非接觸與快速測量樣品之整面的空間折射率變化。然而，上述所提出的技術依然無法完全解決相位中所包含的累計光程差的限制，因此所取得的結果無法描述實際物體的內部三維分布資訊。因此，本論文也提出兩種不同之斷層影像的技術。首先是低同調數位全像顯微術，透過低同調光源的同調選波之原理，可用以測量物體內部不同深度的整面之切片影像，此方法首先達到以低同調光源下之相移式數位全像顯微術，來進行活體生物樣品之切片斷層掃描之研究。然而因部份樣品其較低的反射光強度，因此低同調的顯微架構難以應用於穿透式樣品，為取得穿透式樣品內部的完整折射率資訊，我們提出了一新穎的同軸旋轉式數位全像顯微斷層系統，此技術率先參考於傳統的電腦斷層之掃描方式，將其融入數位全像顯微斷層之技術中，其入射光源與量測系統將以樣品為圓心進行旋轉。而透過此種光學繞射斷層掃瞄的技術，我們可以數位全像顯微術取得不同角度之穿透光場，並以傅氏繞射理論計算與分析樣品內部的三維折射率分布。也正因此，本研究所提出的同軸旋轉之架構，可領先於其他斷層技術，進行樣品於液體環境下之顯微斷層的量測，而不會影響樣品之穩定性，且其重建之模型依然可使用對稱性較好的樣品旋轉之模式進行斷層影像之重建。最後，本研究亦首先提出一環場光束旋轉之數位全像顯微斷層之設計概念，此法可做為未來改善同軸旋轉系統架構下，複雜且耗時之旋轉系統的機制。以上研究相關的實驗與結果，將於接下來的本文當中詳細的描述與探討。
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    數位全像顯微術解析度提升之研究
    (2018) 賴信吉; Lai, Xin-Ji
    數位全像顯微術在照明光源正向入射下所形成的空間頻率響應，係由入射光源的波長，以及光學元件的有限孔徑大小所決定，並且，該空間頻率截止的最大值將會受限於光學繞射極限的二分之一波長，因此，本論文提出數種以合成孔徑方法為基礎的光學多工技術來提供不同角度的斜向入射，這將可拓展光學系統的空間頻率涵蓋範圍，同時實現橫向分辨率的解析度提升，藉以應用於量測奈米結構樣本與未染色的活體生物細胞。 首先，本研究工作在合成孔徑式的數位全像顯微術之中，提出了可調式反切趾窗型函數來抑制不同角度入射光波的頻譜堆疊所引發的低頻擴張，並藉此訊號處理方法達成頻譜歸一化以還原合成頻譜的高頻訊號，相較於使用高速掃瞄振鏡與攝像機的合成孔徑方法，本研究可拍攝少張不同角度入射光波並配合反切趾窗型函數於實現未染色活體生物細胞的解析度提升成像。 接著，為實現光學多工式的合成孔徑數位全像顯微術，我們提出了使用角度-偏振多工的光學定址式解析度提升成像，此方法可透過二值化相位光柵來達成角度多工的入射光波，並配合偏振調制以產生彼此正交的線性偏振態光波，相對於傳統機械式掃瞄振鏡方法，以液晶空間光調制器為主的光學定址式解析度提升成像方法，將可提升全像片的訊息容量以同時記錄兩道光波資訊並可免除機械式的擾動。 再者，為建構緊密的光學掃瞄系統配置，以及探討不同角度入射光波的光學像差對於合成孔徑的解析度提升成像之影響，我們提出了使用液晶空間光調制器來減少遠焦成像系統所需的光學透鏡組，並輸出相位式菲涅耳透鏡與閃耀光柵所結合的電腦全像片來進行光學定址式的角度多工，同時，透過數位全像的波前感測來偵測不同角度入射光波的光學像差種類，最後，該波前感測的光學像差將使用澤尼克多項式繪製，再反饋至液晶空間光調制器以實現光學定址式的光學像差修正。 最後，本研究工作提出使用結構光照明方式以產生相同偏振態、不同角度的入射光波，並配合編碼孔徑實現空間相位移式的結構光成像，同時，使用壓縮感測演算法以恢復該資訊遺失的解碼孔徑區域，以實現單次曝光的解析度提升成像，這將能免除傳統時間多工式結構光照明在相位移上的耗時程序，以及角度-偏振多工方式在量測具非均向性材質與相位延遲樣本的限制。