光纖雷射專題

以石墨奈米粒子為飽和吸收體之被動鎖模摻鉺光纖雷射 [ 下載 PDF ]

林泳詳, 林恭如

石墨烯相關材料逐漸展現在被動鎖模摻鉺光纖雷射系統中作為飽和吸收體的潛力。我們首先使用研磨方法研發石墨奈米粒子，並分析石墨奈米粒子之拉曼光譜、吸收光譜與非線性吸收光譜。將此石墨奈米粒子直接塗抹於單模光纖端面，並與另一單模光纖連接，即可將此奈米粒子置於雷射共振腔內。使用此種簡易之物理製備方法，即可成功產生百飛秒級被動鎖模摻鉺光纖雷射，雷射中心波長為 1572 nm、雷射脈衝寬度與雷射光譜半高寬約為 660 fs 與 3.96 nm。

以石墨烯飽和吸收體產生穩定超短脈衝光纖雷射之研究 [ 下載 PDF ]

黃碧鈴, 葉昭永, 鄭木海

2004 年英國曼徹斯特大學研究團隊 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov 成功從石墨中分離出石墨烯而證實其可以單獨存在，兩人也因此獲得 2010 年諾貝爾物理獎。石墨烯是目前世上最薄的材料，為已知材料於室溫下具最低電阻，具備幾近透明加上良好導電性。石墨烯不只應用在電子領域，更可廣泛應用在許多光電產業上，如太陽能電池、觸控面板、飽和吸收體等。本文探討不同製程石墨烯做飽和吸收體薄膜在超快光纖雷射系統中產生穩定的脈衝輸出，使得石墨烯可望有潛力成為低成本且可產生超短脈衝之飽和吸收體材料。

高重複率非同步鎖模光纖雷射動力學特性與應用 [ 下載 PDF ]

鞠曉山, 江國豪, 王聖閔, 賴暎杰

高重複率非同步鎖模光纖雷射除了具有超短光脈衝寬度輸出與容易長期穩定等優點之外，也同時展現了慢速光脈衝時序與中心頻率週期性變化的獨特雷射動力學特性。本文將介紹如何在理論上來詳細探討非同步鎖模光纖雷射的雷射動力學特性，在實驗上如何來準確量測慢速光脈衝時序與中心頻率週期性變化的實際大小，以及在實用上如何利用這些獨特的鎖模雷射動力學特性來發展量測光纖色散的新穎方法。

高功率奈秒摻鐿光纖主從式雷射放大器系統 [ 下載 PDF ]

張俊霖, 賴柏延, 黎延垠, 李穎玟, 陳仕宏, 黃升龍

近年來大模態雙纖衣光纖被廣泛用來作為放大器增益介質，以實現全光纖化的高功率主從式雷射放大器系統。其小型化與高穩定的特性加速了高功率雷射商品化的腳步，且因其能源轉換效率高、光束品質佳與操作可調性大，更帶動了許多雷射應用領域的突破與進展。本文將介紹摻鐿光纖用於高功率奈秒全光纖主從式雷射放大器系統的進展與成果，包括設計考量、系統架構及輸出特性與在雷射應用端的簡介。

低重複頻率高能量全正常色散摻鐿光纖短脈衝鎖模雷射 [ 下載 PDF ]

林家弘, 朱家亮, 林鼎鈞

波長在 1 µm 左右的高能量短脈衝光纖雷射具有許多實際的用途。為了降低脈衝重複頻率以提高脈衝能量，我們在全正常色散環型雷射腔內熔接了 520 公尺長的單模光纖，產生了 365 kHz 低重複頻率的鎖模短脈衝雷射。當雷射的輸出耦合率為 80% 時，所產生的鎖模短脈衝具有相當寬的頻寬，預期可以應用在生醫檢測上；當雷射耦合率提高到 90%，最高輸出單一光脈衝的能量接近 100 nJ。在此雷射架構下我們也發現了 Q 開關鎖模的現象，透過 Q 波包調變可以進一步降低鎖模脈衝的重複頻率，增加光脈衝輸出的強度。

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新穎單晶生長技術之開發 [ 下載 PDF ]

李居安, 陳晨龍, 王欽輝, 周明奇

新穎單晶材料之開發為提升國內基礎物理研究水準、開創產業經濟價值，以期達到國際領先地位之重要發展方向，在國家長程發展目標中為不可或缺之關鍵指標。在國科會自然處及中山大學奈米研究中心的支持下，中山大學成立了尖端晶體材料聯合實驗室 (Taiwan Consortium of Emergent Crystalline Materials,TCECM)，建置了各類晶體生長方法，所開發的各式新穎晶體可應用在雷射、光學、高溫超導、磁性單晶、生醫科技、高能物理、壓電晶體及發光二極體等不同領域，不但提供了學術研究上所需要的單晶材料，亦進一步技術移轉給工業界，提升其競爭力。未來，本實驗室希望能成為對內具領導性，對外具競爭力之國家級材料實驗中心。

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可攜式三維結構雷射雕刻系統開發 [ 下載 PDF ]

曾釋鋒, 蕭文澤, 鍾健愷, 黃國政

本研究以光纖二極體雷射 (波長 808 nm) 搭配光學／光機元件、雷射振鏡掃描系統、雷射能量輸出控制模組與人機介面，開發出一套應用於三維結構加工的可攜式雷射雕刻系統。雷射光束品質量測結果顯示，雷射光束經光纖準直器後呈現準直的 TEM₀₀ 模態，真圓度約 96%，雷射輸出功率隨脈衝重複頻率增加呈線性比例增加。振鏡偏擺角度控制計算結果得知，振鏡每掃描 1 mm 所需電壓值為 0.192 V，最大掃描場範圍為 100 mm × 100 mm。當雷射脈衝重複頻率調整從 1 kHz 至 10 kHz，脈衝寬度分別從 530 µs 降至 48 µs。

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極限之上－超解析度結構照明顯微術 [ 下載 PDF ]

陳思妤

基於光的波動特性，遠場光學顯微術的解析度因為光的繞射而受限於繞射極限，大約為光波長的一半。然而，隨著生醫研究越來越深入生物組織中超過繞射極限範圍的微小結構，對於光學顯微技術解析能力的要求亦逐漸提高，傳統受限於繞射極限的光學顯微術已然不敷使用。因此，光學顯微術的研究團隊興起了一股超解析度的風潮，在短短的二十年間即百花齊放，開發出多種可超越繞射極限的超解析度光學顯微術，並已嘗試運用於生醫的研究上。本文將針對目前在生醫研究上最普遍被應用的遠場超解析度顯微術之一－結構照明顯微術 (structured illumination microscopy, SIM) 進行原理及技術發展的介紹，並探討其在生醫應用上的優點及可能面臨的挑戰。

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探索物質在極限環境之研究－大體積壓力機簡介 [ 下載 PDF ]

花柏榕, 簡淑櫻, 龔慧貞, 王雁賓

大體積壓力機 (large volume press) 已被廣泛應用於不同科學領域及工業用途，例如行星科學、材料科學與開發新材料及超硬材料，是研究物質於極端環境下行為的利器。目前國內已有大體積壓力機，然而其相關簡介與技術要點仍未被詳細介紹，因此本文旨在介紹大體積壓力機的運作原理及實驗技術要點，且說明目前高壓研究與各領域的連結應用。