彩虹全像片.PPT

基礎光電 雷射原理及應用 光電子學簡介及相關元件 全像術 光子晶體 光電學術研究進展介紹 雷射原理及應用： 介質電子能階躍遷與光子的交互作用： 三階雷射 (紅寶石雷射)： 光電子學簡介及相關元件： 全像術(holography)： Lippmann全像片的原理及攝製法： 光子晶體： 光子晶體：空間中不同介電物質的週期性分佈所形成的結構 各式光子晶體： 利用各種不同結構光子晶體所具有的光子能隙之特性，我們得以操控光子，在光訊號的處理與應用上將產生革命性的創新與突破，目前相關的研究應用則包含：雷射、發光二極體、光波導、分波多工技術等。綜觀言之，光子晶體若以最終能達成高效能光電元件之應用為目標，則此目標之達成將有賴於有效的理論分析、可行性及可靠性高的製造方法與精密的元件設計。 光電學術研究進展介紹： 不同位置看到七彩影像 鎢絲燈 複合式彩虹全像片 壓克力圓筒 複合式彩虹全像片之重建 壓印式全像片： 適合大量製造的反射式彩虹全像片 1983年，MasterCard International, Inc.首次使用使用全像技術於金融卡防偽 1984年，國家地理雜誌3月號首次發行以全像片為雜誌封面 壓印式全像片之製造過程 攝製主全像片 翻拍成光阻劑全像片 做成金屬模版 熱印 鍍鋁金屬反射膜 切割、黏貼等加工 銀鹽全像片 光阻劑 光阻劑全像片 鎳金屬模版 穿透型全像片 反射型全像片 鋁膜 透明塑膠膜 基本概念： 1987年，美國UCLA電機系Eli Yablonovitch教授：以降低自發輻射之能量浪費，構思新的雷射結構，發現光子能隙(photonic band gap)結構圍繞著原子方式之可行加拿大Toronto大學物理系Sajeev John教授：以電子可被有缺陷的晶體所侷限(localization)，類推光子可被光子晶體的缺陷所侷限。 Photonic band gap Photonic crystal 翅膀鱗粉具有光子晶體結構的蝴蝶 蛋白石是礦物界的光子晶體 不需要 Schr?dinger’s eq. 電子 需考慮 Maxwell’s eq. 光子 考慮偏極與否 方程式 光子晶體的理論計算方法： 平面波展開法(planwave expansion, PWE)有限時域差分法(finite-difference time-domain, FDTD)傳輸矩陣法(transfer matrix)多重散射法(multiple scattering) 如何精確實現光子晶體應用於操作光波長，已成為目前研究者最大的挑戰 一維 二維 三維 膠態粒子自組成光子晶體 以e-beam lithography製造之柴堆結構光子晶體 使用全像微影蝕刻術(holographic lithography)所製造之各式光子晶體SEM照片 * * 逢甲大學光電系陳敬恒 雷射(Laser)：受激輻射光放大 Light Amplification by Stimulated Emissionof Radiation 單色性 同調性 小發散角 高能量 面鏡 活性介質 激發(Pump) 雷射光束 受激吸收(stimulated absorption) 自發輻射(spontaneous emission) 受激輻射(stimulated emission) 非同調光源 同調光源 光學Optics： 光的產生 光的傳輸 光的偵測 雷射的發明低損耗光纖的製造半導體光學元件的引入 Electro-opticsOptoelectronicsQuantum electronicsQuantum opticsLightwave technology 古老歷史悠久的一門學問 Electro-optics：電的效應扮演角色之光學元件(例如：雷射、光電調制器、光開關)Optoelectronics：本質為電但包含光的元件或系統(例如：發光二極體、液晶顯示器、陣列光偵測器)Quantum electronics：基於光與物質交互作用之元件與系統的聯結(例如：雷射、使用於光學放大之非線性光學元件、波的混合)Quantum optics：關於量子和光的同調性質之研究領域Lightwave technology：描述使用於光通訊或光學訊號處理之元件與系統 光電子學(Photonics) 電子學(Electronics) 電荷載子流的控制 光子的控制 Optics Electronics 半導體材料與元件在光學系統扮演的角色日益增加 光子 ??? 電子 控制 1948年，英國科學家D. Gabor 三維空間立體影像的攝影技術 (希臘字)Holo-：全部(whole) (希臘字)Graphy：記錄(recording