中央大學光電科學研究所學位論文
國立中央大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
傳統式變焦鏡組為延續光軸移動的連續式變焦模式，提出方式是一種延續光軸而變更鏡片距離的變焦鏡組進而達到變焦功能，但鏡組上下空間尚為充份使用只利用左右的間距來達到變焦的目的。 現在本研究主要提出兩部份：第一部分為離軸式固定型以及第二部份為離軸式多重組態型變焦系統都以移動第二鏡組上下的方式，達成變化曲率來選擇不同曲率半徑分別使成像點位置改變及達到變焦的效果，在此使用光學模擬軟體光學設計軟體Zemax 對鏡片進行加厚與優化並協助調整MTF曲線，以設計出符合各項成像品質需求的鏡組。 最後，本論文所訂出的規格為F/#=5.6、field=0、±14°、±20°，所選取的玻璃為無鉛玻璃，而成像品質三大準則自訂為空間頻率60(lp/mm)之MTF在30％以上、畸變小於3％、周邊光量大於70％。
- 學位論文
在本論文中，為了探討螢光粉於白光LED封裝之光學特性及建立準確的光學模型，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。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，可對於自行設計之LED封裝找出最佳化結果，模擬分析其出光能量，光萃取效率，及LED於三度空間中之色溫分佈。
- 學位論文
本論文的主題在於研究電磁波和彈性波在人造晶體中的傳播特性。這種晶體被稱為光子晶體以及聲子晶體。 論文的第一個部份是三維光子晶體的反射特性研究。所使用的光子晶體是由微米尺寸的小球，堆積成面心立方結構而成。晶體中參雜銀的奈米小球。由於三維光子晶體的禁止頻帶特性，導致某些頻率的入射光無法穿透而被反射。研究的結果顯示，反射光的光譜會隨著入射角度不同而改變。並且藉由參雜適當濃度的奈米銀小球，可以有效的提升反射的效率。 論文的第二個部份是彈性波在二維聲子晶體和三維聲子晶體中傳播特性的研究。所使用的二維聲子晶體是由鋼柱在水中週期性的排列而成。三維聲子晶體是在樹脂中嵌入面心立方堆積的鋼珠所形成。藉由研究彈性波對這些結構不同方向的穿透特性測量來進行傳播特性的研究。結果顯示出聲子晶體的禁止頻帶，並且與理論分析的結果吻合。研究也包含二維聲子晶體的結構缺陷特性分析，分析的結果顯示出缺陷結構可以有效的侷限以及控制彈性波。 最後一個部分是聲子晶體平板的研究。聲子晶體平板是在樹脂平板中，嵌入一層排列成四方晶格的鋼珠所構成。在平板中的彈性波稱為板波(Lamb wave)。藉由研究板波的穿透頻譜以及板波在結構中的分布來分析聲子晶體平板的特性。實驗結果顯示由一般吸收或禁止頻帶所造成之能量衰減的不同。同時也顯示出在聲子晶體平板中製造線缺陷結構可以有效的控制板波的傳播。
- 學位論文
波長 2.94 的 Er:YAG 雷射在生物及醫學上有相當多的應用，本論文是要開發出攜帶型的 Er:YAG 雷射採血機的原型，並且將它優化。為做到縮小體積和提昇效率，我們利用文獻中的理論模型和光譜參數，運用數值方法來進行設計及優化。我們用數值模擬，分析了為量子效率大於一的現象和雷射脈衝延續到泵激脈衝之後的現象，也討論光譜參數的不準確對模擬的結果造成之影響。 為提高數值模擬的準確度，必須找到雷射共振腔內的被動損耗，但由於 Er:YAG 不是理想的四能階雷射，傳統找損耗的方法在理論上是無法正確的量測出被動損耗。對此現象，本論文提出了一個數值模擬的結果，其中說明了傳統方法的可行性，進而量測出我們實作出來的 Er:YAG 雷射的被動損耗，同時也只用了四種輸出耦合鏡的反射率，就找到各種雷射輸出能量下的輸出耦合鏡反射率之最佳值。
- 學位論文
在本文中，我們針對發展出的離軸式體積全像儲存系統架構做了一點改良，推導其數學模型，並利用此數學模型模擬計算系統在多工儲存時多頁及多軌間的串音影響及位元誤碼率。我們也提出一多點光源球面波參考光的概念，能有效降低多頁儲存時，隨碟片旋轉而上升的雜訊頁繞射效率。最後，我們計算此系統的理論儲存容量，並針對某些參數作優化，有效的提升了系統的儲存容量及讀取品質。
- 學位論文
「圓盤型複合全像術」是鄭益祥博士、蘇威宏博士與張瑞城博士所提出，它具備了圓柱型複合全像片能夠展現360°影像的優點，以及平面型複合全像片適於壓印的特性。然而，傳統複合全像術所重建的影像會有惱人的「柵欄效應」產生，使觀看到的影像品質不佳，因此本論文提出「成像面圓盤型複合全像術」，可有效解決此問題，觀賞者可以看到無暗紋且清晰的立體「虛像」。此外，若將參考光源安排到適當的方位，則可以產生出「實像」，本論文將會詳述此技術的理論與實驗結果。而在全像片量產方面，本論文提出以「單光束」光學翻拍系統來複製可三百六十度環繞觀賞的圓盤型全像片，同時對光波「極化」所造成的影響，有詳盡的敘述。另外，基於「反射式」全像術有製作全彩3D影像之潛力，本論文以「雙步驟」翻拍製作圓盤型反射式全像片，並且探討「無透鏡複製系統」的可行性。 本論文的第一部分內容，提出展示立體「實像」之「成像面圓盤型複合全像術」之構想，在其製作的光學系統中，原始物體某個視角的二維影像資訊是經由雷射光束的攜帶，再藉著透鏡的成像功能，被成像於全像底片平面上，最後與同調參考波干涉而產生全像干涉圖形。我們將介紹此種全像術製作與影像重建的理論模型；成像面圓盤型複合全像片可以用較大的白光來做為重建參考光源，而發生於傳統型複合全像片中的柵欄效應也已被消除，另一方面，我們會利用電腦進行數值模擬，尋找適當的全像片製作參數，並繪製出觀賞空間的重建影像，最後我們結合此全像技術展示實像、虛像的功能，完成以單一重建光即可同時產生實、虛像的全像片。 論文之第二部分則提出一套複製圓盤型複合全像片的技術。一般而言，光阻材料常被使用於「壓印式全像」產品的「母板」製作，然而由於光阻所需的曝光量遠大過鹵化銀材料(約百倍至千倍)，因此若以光阻材料記錄複合全像資訊，將受耗費時間、容易被環境擾動等因素所影響，導致成功率降低。因此本論文提出一套單次曝光(複製)的技術，可增加其量產之可行性。論文中我們將介紹「雙步驟」製作成像面圓盤型複合全像片的方法，首先，以第一部分介紹的技術，製作含有複合全像資訊的全像「母片」，然後藉由我們所提出的「單光束」光學複製系統，來翻拍至全像「子片」(即為全像成品)。由於製作過程中，複製系統之雷射光源的「極化」方向，會造成全像子片上各區域的干涉情況不同，導致全像成品各區的繞射效率不均，因此，本論文以理論與實驗來分析這些影響繞射的因素。 在論文第三部分，我們提出雙步驟「反射式」成像面圓盤型複合全像術可經由白光照射重建出幾乎單色的立體實像。它包含有全像母片製作、全像子片複製。另外，為了增加觀賞視窗，我們會在第一步驟的物光系統中加入毛玻璃和狹縫。另一方面，我們提出「無透鏡」的複製光學系統，此系統以發散波來複製全像片，可提昇展示大型影像的可行性。 「成像面圓盤型複合全像術」不但省去了價格昂貴的柱狀透鏡，而且所重建出的影像較不變形，若結合日趨成熟且價格低廉的光碟片製作技術大量生產，將會使得展示型全像片生活化，而由本論文得到的理論和實驗結果，將有助於量產的實現；而在「反射式」複合全像技術方面，它可經由白光照射重建出幾乎單色的立體實像，若能精確地控制不同色光(紅綠藍三原色)視窗的疊合，則能拍攝並重建出具有真實色彩的3D影像。
- 學位論文
球面透鏡製造容易，但會產生球面像差，這是高成像品質要求之 精密光學如光學讀寫頭，積體電路暨微機電投影光學系統，及高度放大顯微透鏡等所不能容許的。非球面透鏡是現今解決此球面像差之主流方法。本論文提出以梯度折射率透鏡來消除球面像差。經計算證明將物體置於梯度折射率圓環的中心，而此透鏡折射率隨不同圓環呈線性改變，就可消除主球差。若是折射率改變開放為任意函數，則可完全消除球差。在此亦提出擴散、植入、固熔液非平衡冷卻法等製造同心圓梯度折射率材料之方法。另外基於以上推導基礎我們可找出阿貝點所在位置以及判斷一般均質透鏡非近軸光線成像位置與近軸光線成像位置之關係。最後，我們提出一些梯度折射率透鏡應用的例子。
- 學位論文
在一般有關於投影系統的論文中，很少看到同時對照明系統及成像光學系統進行設計並探討，再由光學模擬軟體將它們結合，並進行模擬投影系統的光路分析與評價。 因此，本論文將以非遠心式且offset的DLP前投影系統為對象，同時進行照明系統及成像光學系統(即鏡頭)之務實光學設計。 在選定系統相關規格後，照明系統與鏡頭皆以少成本為主軸，使用越少的鏡片越好，因此，我的研究將從下列二個方向去發展： 1. 成像光學系統的變焦鏡頭：將設計二群6鏡片(全球面鏡)的非遠心變焦鏡頭為研究對象，並進行設計後之性能評價與公差分析。 2. 照明系統：選擇柯勒照明系統後，再利用光展量守恆原理，得到Rod的寬和高，使用前述資料，選定3片鏡片組(2球面鏡、1非球面鏡)為設計開端，於光學軟體(ZEMAX)進行設定與優化，將所得的結果，再結合燈源、UVIR Filter、色輪與Rod於光學模擬軟體上建立並做評價。 然後選擇光閥offset且照明系統也offset的架構，將照明系統與鏡頭於光學模擬軟體(ASAP)上結合而完成此設計，觀察此系統模擬結果並做調整，於設計定案後進行實際之螢幕上效率估算，最後作一簡短的結論及說明可改善的方向。
- 學位論文
本研究主要是利用Visual Basic(VB)編輯電腦控制介面程式，依照所需進行雷射針灸之時間、頻率、波長進行設定，由CCD Camera取得針灸影像後，經由Visual Basic(VB)編輯而成的影像辨識系統，辨識即將進行雷射針灸的穴道點，使用RS232傳輸控制Data到Microchip PIC單晶片控制盒，單晶片控制盒依接收到之不同訊號分別控制X-Y Table上的兩顆步進馬達進行定位。定位完成後，再由電腦的Visual Basic介面控制雷射針灸的時間、頻率、與波長，進行整個雷射針灸的過程。