2017

Research

高密度資訊儲存及處理乃是全像技術應用的獨特優勢,本實驗室主要應用全像光學技術,從事資訊儲存、處理與顯示。近年來研究主題包含:體積全像高分子材料研製、雙波長與偏振全像紀錄研究、光折變材料與元件研究、體積全像光柵之設計及其應用、電腦全像用於三維立體顯示、以及光資訊儲存。

一、體積全像資訊系統特性研究

重點在研究體積全像儲存的系統特性,包含儲存容量及誤碼率,作為全像光學儲存系統的分析與設計基礎。其方法是融合光波繞射理論及資訊通信理論,建立一套儲存系統的評估法則,經由統計求其輸出信號強度的概率分佈函數(Probability distribution function, PDF),以資訊統計原理為出發點,從PDF推導全像儲存系統之容量,誤碼率等參數公式,並建立一套全像儲存系統來進行系統特性實驗。

二、光感高分子體積全像材料之研製及測量技術

儲存材料無疑為全像作為高密度資訊儲存及處理應用之關鍵,過去多年,我們致力於研製的材料稱為PQ:PMMA ,製成的塊材尺寸達2cm X 5cm X 8cm,碟片直徑10cm,是目前文獻中僅見系統式討論研製塊材及特性的技術。最重要者,以我們發展的技術來製作全像儲存媒體,光學品質佳,體積漲縮係數在10-5以下。因此,除了可用於體積全像資訊儲存實驗外 ,這個材料也非常適用於製作體積全像光學元件,故多所知名的國際學術研究機構也對此很感興趣,與我們接洽展開體積全像應用合作研究,如:法國Thales公司製程體積全像用於雷射腔內濾波元件,改善半導體雷射模態構造、德國Hagen大學以我們的材料進行體積全像資訊儲存模組特性測試、北京理工大學镡小弟教授進行偏振體積全像資訊儲存研究,這些合作展現我們材料與眾不同特性。近年研究結果顯示,PQ/PMMA相關材料的記錄機制的分析與最佳化,還有許多值得深入研究的地方,同時也可繼續拓展其在光學元件及資訊相關應用,這就是下一階段我們希望投入的研究題目之一。

三、光折變材料、元件研製與全像3D顯示應用

光折變晶體具有即時感光反應、以及可復原的電光性質(reversible electro-optical effect),在動態全像術、光儲存、光放大、相位共軛光學、光學連線、光學檢測、光學濾波方面具有廣泛用途。由於晶體材料生長困難,且尚未實用,目前這方面仍在基礎研究階段。本實驗室持續過去的模式,跟保加利亞科學院合作,他們生長及改良光折變晶體,交大進行光學與全像之測量及研究。項目包含Bi12TiO20(BTO)晶體Bi4Ge3O12 (BGO) 晶體摻雜Fe-,Mn-,Ru-, Rh-Fe+Mn,Fe+Rh,, Ru+Mn,,Co+V 等過渡元素雜質之光電、能階特性、以及全像特性等。
我們發現在BSO及BTO晶體摻雜高濃度的Ru及Rh 可增加晶體在近紅外波段之靈敏度,使得晶體能操作於便宜且體積小之825 nm 波段之半導體雷射。同時,這種晶體的反應速度加快,可以快到ms範圍,這在光資訊儲存及動態全像術方面都有重要用途。我們也發現,摻Ru的BSO晶體又同時具有深淺兩個能階,非常適用於以雙波長記錄的光學定影,達到非揮發式全像儲存。
我們也跟交大液晶實驗室合作,由他們負責製作液晶板,來跟Ru:BSO晶片組合起來,外加電壓,構成一個光學空間調制器。BSO晶片是對近紅外光敏感,因此可以偵測紅外影像,把影像的亮暗變成電場的空間分布,進而調制液晶分子,變成可見光讀出的影像信號。我們進一步發現,甚至不必外加電壓,靠著BSO晶體受光產生的光折變電場,也能穿過PDLC液晶層而得到光波耦合以及放大的效果,變成一個全光式的光學影像偵測與開關。這在生醫感測方面將有許多應用。

四、全像資訊與顯示研究

在顯示方面,我們實驗室曾經研製感光高分子全像材料,厚度5mm A4大面積,來記錄全像片,具有藝術顯示效果。如果材料製作技術繼續研發,將可以發展角度多工複合式全像片,來展示多幅連續動畫以及3D立體圖片。
電腦技術進步日行千里,結合數位技術與光學技術兩者之長,構成性能強大之光電資訊系統,乃是必然之趨勢。我們研究電腦全像在資訊處理以及顯示技術,初步成果顯示,運算能力強大之電腦,加上適當之計算軟體,以及特殊之光學空間調制器,以電腦全像展示3D影像,或是人機互動式的投影鍵盤是可行的。這樣的系統在未來的IT以及生醫影像產業,有許多創新的前景,無論是在學理以及工程方面,還有許多值得深入研究的地方