中央大學光電科學研究所學位論文
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在本論文中，為了探討矽酸鹽螢光粉於白光LED封裝之光學特性，我們建立了螢光粉光學模型，其中結合米氏散射原理及蒙地卡羅光追跡法來分析光於螢光粉膠體中傳遞時所造成的體散射效應，並藉由藍光與黃光兩次光追跡法來描述白光LED之光學行為。最後，經由實驗與模擬之驗證與分析，我們成功地建立矽酸鹽螢光粉的光學模型，可運用於設計白光LED之封裝形式，避免空間色分佈不均勻的現象。但由於矽酸鹽螢光粉的光學特性，如:螢光粉再吸收和螢光粉熱衰現象，使我們的模型尚存在有許多的限制條件，需要更多的實驗數據來修正模型。
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在本論文中，探討螢光粉於白光LED封裝之光學品質及修正螢光粉之光學模型，我們結合蒙地卡羅（Monte-Carlo）光追跡法及米氏散射(Mie scatter)原理模擬光線於螢光粉膠體中傳遞時所造成的體散射效應。在模型中我們紀錄藍光被螢光粉所吸收的空間分佈，為螢光粉激發之黃光分佈光源。藉由藍光與黃光兩次光追跡來描述白光LED之光學行為。並使用光譜線性疊加的方式，得到準確之白光光譜，並計算其色座標與色溫值。由實驗與模擬之驗證與分析，我們成功地建立等效YAG螢光粉之光學模型，並應用於白光LED封裝之分析，可對於不同白光LED封裝模擬分析其出光能量與色彩表現。
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本實驗使用直流磁濺鍍法在室溫下來濺擊鈦靶以製備TiO2光學薄膜。以Ar為工作氣體，分(1)製鍍功率、(2)氬離子助鍍功率、(3)氧離子助鍍功率三部分來討論TiO2薄膜製鍍在玻璃和PET基板上的光學特性、表面粗糙度以及應力的影響。 當不加離子助鍍時，TiO2薄膜在玻璃基板上均有高穿透率，power 2 kw之鍍率為power 1.5 kw的1.3倍，折射率與表面粗糙度較power 1.5 kw大，而應力以power 2 kw最大。對TiO2薄膜在PET基板上亦均有高穿透率，而壓應力值以power 2 kW之-509MPa最大。 氬離子助鍍之功率低於IAD(40V,1.4A)時，不會造成TiO2薄膜在硬性基板與PET基板上之穿透率下降，且薄膜表面粗糙度變化不明顯，其中TiO2薄膜在PET基板上之應力亦無明顯之變化，但氬離子助鍍有助於提高TiO2薄膜之折射率。 氧離子助鍍可提升TiO2薄膜在玻璃基板上之折射率，但是氧離子助鍍會造成TiO2薄膜在PET上表面粗糙度變大，穿透率下降，且樣品製鍍後呈現不規則、不均勻之形變。
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本篇中利用偏振干涉儀的原理，設計了一個架構可以間接量測到薄膜的反射係數，進一步求得薄膜的光學導納值。在單層膜且不考慮吸收膜的情況下，我們可以直接經由計算得到膜的折射率以及厚度，而在多層膜的情況下，則需要利用數值方法擬合（fitting）出各層薄膜的折射率以及厚度。 實驗架構上以Twyman-Green干涉儀的兩臂來產生兩道偏振態互相垂直的光，再以Fizeau干涉儀的概念產生干涉作用，整體簡單易架設並且可以迅速得到結果。 本文中將以數學以及實驗驗證上述特性，其中實驗驗證方面分別包括第一部分的實驗架構及討論以及第二部份改良過後的實驗架構及結果。
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現有的光學儲存技術係使用光、電、磁效應來進行寫入與讀取資訊，其發展至今，除了全像儲存技術外，似乎並無利用其他方法來進行儲存與讀取。在此本研究引進一種新的儲存技術，即利用人眼可見的色彩來進行儲存與讀取資訊。本研究係利用色彩當作資料的載具來儲存資料，在讀取色彩後推導出原先色彩的設定值以達到讀取資訊的目的。而實驗架構即是用光纖光譜儀讀取印表機列印出的編碼過的色票；再利用色彩原理計算出色票所對應的設定值，以進行資料解碼，至此而完成編解碼的過程。本研究亦有持續在探討編解碼的精確性、增加儲存容量的方法、以及誤差成因。 本研究建立了 1. 初步提出了利用色彩原理之儲存技術的概念與原理 2. 建立了色彩原理之儲存系統的原型實驗裝置與架構 3. 不考慮黑色油墨的影響，成功將設定值誤差壓縮在+6/-10，因此目前利用本研究架構之儲存容量約可以到達4.5GB。
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本篇論文研究如何挑選出良好的雙片玻璃組合以校正縱向色差、球面像差及彗星像差之設計。利用Matlab程式編寫二次色散公式排序縱向色差很小的雙片玻璃組合，而在此玻璃組合中找出雙片鏡片V-number差值越大，折光率越小之鏡組，可有效降低球面像差與彗星像差，得出雙片鏡組最佳值設計。
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本論文是以電子鎗蒸鍍系統來製鍍氧化鎂薄膜，研究製鍍參數對氧化鎂薄膜的影響，其中包括薄膜的光學特性、結晶形態、水氣吸收及微觀結構。 光學特性方面，在較大陽極電壓的離子助鍍下，氧化鎂薄膜有最大的折射率；結晶特性方面，高溫下製鍍出來的氧化鎂薄膜，其結晶性越好，而退火處理更能進一步的增進氧化鎂薄膜的結晶強度；水氣吸收方面，除當離子助鍍時有較緻密的膜質外，在所有製程中均發現了少量的水氣吸收；表面粗糙度在本實驗中，發現當陽極電壓越大時，表面粗糙度越小，另外在高溫退火也有降低表面粗糙度的效果。
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本篇論文主要探討自我複製技術(autocloning technique)週期性結構膜(periodic structural films)的表面結構形成模擬，以及利用等效折射率(effective refractive index)的計算與向量繞射理論(vector diffraction theory)為基礎來模擬單層與多層週期性結構膜的反射率(reflectance)之光學特性。 其中，以自我複製技術製作週期性結構膜是利用電子束蒸鍍(E-beam gun evaporation)與離子源助鍍(ion-assisted deposition)高低折射率材料Ta2O5與SiO2於週期性矽基板上，維持週期性表面的結構，形成鋸齒狀表面結構的二維光子晶體(photonic crystal)，而表面鋸齒狀結構形成的變化，我們利用蝕刻與再沉積技術的模擬方法(simulation method for etching and redeposition technologies)來觀察並模擬單層週期性結構膜(adjusting layer)表面曲線的變化，用來調整控制自我複製技術週期性結構膜的表面結構，得到我們所預期的單層週期性結構膜。 由於電磁波在週期性結構膜傳遞時，具有複雜的干涉與色散現象，以及特殊的光子能隙現象，本研究以向量繞射理論為基礎的嚴格耦合波分析(rigorous coupled-wave analysis; RCWA)以及等效折射率(effective refractive index)計算方法來分析電磁波在週期性結構層膜的傳遞現象與其光學特性。
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現今在市面上的有光學變焦的手機產品較少，大多使用數位變焦，但是光學變焦的成像品質較為好， 現今市場以200萬畫素為主，在未來手機變焦鏡頭將會以搭配300萬畫素為主流，依此趨勢本論文以同時利用成像與非成像的光學模擬軟體對300萬畫素且具有光學變焦功能的手機鏡頭做分析探討，將美國專利US20070035851起始值的六片鏡片在優化過程中減少為五片，優化流程包括選定Sensor規格、光源波段權重值的決定與優化指令的研究與使用，優化完成再針對鏡頭繪製變焦軌跡圖並進行組裝公差分析、機構件的建立與進行雜散光分析，最後設計出一個長度為26 mm，二點七五倍光學變焦，成像品質達到所訂定標準的鏡頭。
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本論文腦電波量測與應用分為兩項應用: 其一是Alpha波衡量創造力。研究大學生在做創造力測驗的同時做數學運算，以及聽音樂放鬆冥想後再做創造力測驗，量測兩種情況之腦電波(Alpha波)變化，以及統計分析兩種情況中創造力變化。結果顯示大學生在做語文創造力測驗同時做數學運算，左腦之Alpha波強度上升可提昇語文創作力，語文創造力總平均數上昇5.200。大學生聽音樂放鬆冥想後再做圖形創造力測驗，右腦之Alpha波強度上升可提昇圖形創作力，圖形創造力總平均數上昇5.125。 其二是腦電波遙控模組系統。將腦電波訊號變成藍芽無線訊號，經電腦軟體介面變成指令電訊號，最後發射器以紅外光訊號形式發射至機器人，令機器人做動作。目前以成功完成利用左右腦之Alpha波強度變化遙控機器人動作。