台大光電工程所 楊志忠教授

WeGenius第4刊‧2002年

國立台灣大學

光電工程所

楊志忠教授

 

1.光電工程在做什麼?

光電是一項較新的技術,我常把光電這個學問發展的起源定在1960年雷射發明。1960年以前也有光學,不過多侷限於古典光學。60年代雷射的發明,70年代光纖的發明,80年代半導體光電技術更是突飛猛進,90年代新的雷射、新的技術、非線性光學也紛紛出爐,一直到現在2002年,這四十年來的發展相當輝煌,為將來光電技術的發展奠定了良好基礎。所以說光電是一項年輕的科技,他界於基礎科學與應用工程之間,而台大光電所的研究主要是工程上的應用,因為純科學方面的研究物理系可以做,我們主要還是以發展工程為主。光電所的研究方向就是之前所提及的光通訊、光儲存、光顯示及光電醫療等。不過雖然台大光電所研究的方向是朝向應用,但做的還是比較學術性、比較基本的應用。

●1-1.光通訊

光電科技事實上涵蓋的範圍非常廣泛。從應用的角度來看,光電的應用,第一個很大的部分就是光通訊。光通訊就是現在所謂的固網通訊,包括網際網路以及長途電話的骨幹。尤其是網際網路在現在的社會上極為重要,其中的傳輸線就是利用光纖通訊。現在世界上網路的需求量大約是每九個月增加一倍,由此可見光電科技在整個社會上的需求量是相當大的。

●1-2.光顯示

第二個應用就是光顯示,包括LCD液晶顯示器、液晶投影機、發光二極體(LED)大型看板、電漿顯示螢幕。因為人類的感官中,和外界接觸資訊交流最直接的就靠視覺,所以光顯示是人類日常生活中極為重要的一環。舉例言之,台北市動態的紅綠燈就是LED其中一項有趣的應用。此外,日亞公司的中村博士在1992年製作出了藍色的LED1995年研發出藍色半導體雷射,這是一項很重要的技術突破,因為有了夠強的藍光,就可以在上頭鍍一層螢光粉,讓它發黃光、紅光,把這些顏色不同的光調整到適當的強度,就可以混合出白光,而夠強的白光可以拿來照明。所以照明是光電一項很重要的應用。再過十年我們的燈管、燈泡都可能換成了LEDLED省電、壽命長,而且光比較有方向性,而且強弱可以調整,這些都是優點。

●1-3.光儲存

光電另一重要應用就是光儲存。儲存最常見的就是CDDVD。光學儲存是人類文明發展中相當重要的技術,許多書籍上的資訊都可以儲存到光碟裡頭,所佔空間就變得很小。所以說,光儲存的內涵,並不只是我們每天聽的音樂、看的電影,還關係到人類文明的傳遞,除了市場上的價值外,還有文化上的意義。

●1-4.醫療上的應用

光電第四個重要應用,是比較新鮮的,尤其在最近十年發展比較快,就是醫療上的應用。雷射及光纖等光電技術,都可以應用在醫療上。像雷射可以用來開刀,其對組織破壞比現用的電刀來得小;光電技術也可以應用於醫學影像上,彌補超音波或X光影像的不足,而且光電技術的醫學顯像在成本上比較低。

還有一種重要的應用是感測器。感測器是機器和外界溝通的橋樑,我們可以用他來測量聲波、電流、溫度、壓力等等。

●1-5.能源與工業上的應用

另外光電技術還有一些基本科學、能源與工業上的應用。譬如用高功率的雷射來切割鋼板,可直接把鋼板汽化,不像傳統的切割方法會留下殘渣。此外還有軍事上的用途。由此可見,光電技術和人類的生活息息相關。所以光電領域不僅市場廣大,將來它的發展代表著一個國家的經濟能力。近年台灣在光電領域發展迅速,過去兩年裡大約增加了一、兩百家光通訊的公司。台灣下一波的高科技產業會由IC轉移到光電技術,因為IC的代工會漸漸被東南亞或大陸取代。目前台灣在光通訊方面發展較慢,光儲存和顯示方面則有不錯的成果。台灣的發光二極體產量目前是世界第二位,LCD的生產在世界上也名列前矛。台灣在DVD讀寫頭的產量佔全世界75 %,還有雷射筆,全球約有90 %是台灣生產的。

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