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使用Matlab撰寫兩片稜鏡及三片稜鏡消色差 優化程式與三片透鏡組程式設計

使用Matlab撰寫稜鏡消色差優化程式與三片透鏡組程式設計，其中稜鏡消色差優化程式包含兩片及三片稜鏡。兩片稜鏡的挑選是從固定偏向角及消除一次色散的條件下，得到薄稜鏡的頂角，再挑選二次色散值最小值，即兩片材質的相對部分色散值 相差越小、V-number相差越大越好，最後利用優化方法修正真實稜鏡的誤差。 三片稜鏡挑選是在固定偏向角及消除一次色散、二次色散的條件下，得到薄稜鏡的頂角，由自訂第四、第五段波長的偏向角差值選取色散最小值，最後利用優化方法修正真實稜鏡的誤差。 三片透鏡組程式設計是以Kingslake的設計為規格，利用固定焦距及消除三階像差得到薄透鏡初階設計，並且用光扇圖面積來進行鏡組加厚後的優化，從光扇圖面積曲線圖來選擇適當的形狀因子，使其滿足設計規格。

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使用白光干涉儀以基因演算法從反射光譜振幅計算光學常數

基因演算法應用在數值分析上一直有傑出的表現，本論文將基因演算 法應用於反推薄膜光學常數，在單層膜且沒有吸收時，可以很精確的反推 出薄膜光學常數。 本論文用五種樣本測量光譜並使用基因演算法擬合光學常數，並將多 次擬合後的光學常數取平均值，將計算出的光譜與測量光譜比較，使用的 材料有Ta2O5、Nb2O5、以及SiO2，其中Ta2O5 與Nb2O5 折射率與厚度較大， 因此在基因演算法中所設定的上下限可以比較廣，薄膜折射率範圍可以在1 到3而薄膜厚度範圍可以在1到1000nm，而SiO2樣本折射率與厚度均較小， 造成光譜沒有轉折點較難擬合，因此將薄膜折射率範圍設定在1.4 到1.5 時 才能得出正確的薄膜厚度。 本論文中的Ta2O5 與Nb2O5 材料，折射率精確度可以優於2%，膜厚精 確度可優於1%，但總體而言擬合的折射率與厚度誤差均小於5%，而SiO2 材料經修正範圍後，擬合出的折射率誤差更可以小於1%，厚度誤差小於 3%。 同一片薄膜樣本，其表面厚度也不一定會各點完全相同，橢圓偏振儀 只能測量出薄膜上某一點的薄膜光學常數，本論文使用白光干涉儀的快速 測量光譜搭配基因演算法的精確擬合，可以將二維的薄膜各點厚度求出 ， 將來可以應用在工業上的快速測量與大面積的測量，減少測量時間成本。

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白光LED之螢光粉熱衰探討

在本論文中，為了解現今白光LEDs於正常驅動下，晶片產生的熱對螢光粉造成的效應，於是我們建立了一套螢光粉熱衰的光學量測架構與流程，且對實驗架構進行公差分析，將此系統對目前白光LEDs常用的螢光粉體進行熱衰研究，實驗中除了探討螢光粉遇熱時的頻譜變化及出光效率的改變外，亦對螢光粉熱衰行為，進行濃度、厚度與粒子數的實驗與分析，以數據化的方式呈現結果。期待在未來能將螢光粉熱衰行為運用來預測LEDs的整體光學行為，並提供準確的數據和建議。

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白光發光二極體色彩表現穩定技術之研究

本研究目的在於探討熱對藍光晶片搭配螢光粉之白光發光二極體（pc-LED）的影響，主要透過對一藍光晶片之輻射頻譜，其峰值波長在YAG的激發頻譜高峰左側，晶片受熱後，其輻射頻譜會紅移往YAG螢光粉之激發頻譜高峰靠近，如此會令更多藍光被 YAG激發出來，因此使轉換出來的黃光增加 ; 另一方面，螢光粉受熱會有熱衰現象，導致藍光被轉換之效率變低，這兩個因素相互作用的影響下，藉由評比色溫與色座標的漂移量降至最低、甚至幾乎不動，研究藍光晶片搭配YAG螢光粉能夠達到色彩穩定技術之條件，並透過實際封裝來進行分析與驗證。

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LED封裝暫態熱傳量測

近幾年在高功率LED快速發展之下，LED工作時所產生龐大熱量對晶片的影響，已是當前急需解決的重大問題之一。如何評估LED封裝結構與模組系統的散熱能力，進而解決其熱累積的問題，發展一套可靠的熱阻量測系統是絕對必要的課題。目前已有數種不同的熱阻量測系統被提出，但尚未有一套可被完全接受的方法。本論文建構一套LED封裝暫態熱傳量測系統，並利用此系統來量測(1)不同的散熱膏厚度與(2)改變散熱銅基板幾何形狀對於LED晶片接面溫度對時間的響應，進而分析與探討LED封裝結構中熱傳導的行為。

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斜紋夜蛾肌肉震動頻率之光學量測與分析

本論文主要目之是提出一種量測動物痛覺之方式，它能夠量化 分析出針刺於蛾皮膚表面之肌肉震動變化。 使用光學三角量測，成功的利用CMOS image sensor、雷射線和MATLAB軟體分析等工具，針對我們所選用之蛾動物模式，量測它肌肉震動變化之型態模式，分別之到各種不同刺激的(空針刺、12% Formalin試劑、37% Formalin試劑)之頻率。而關於測得之頻率和動物疼痛的關聯性與應用，仍須深入之研究。

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潛意識創造力開發與腦波科學量測之應用研究

本論文以潛意識創造力開發與腦波科學量測為主要研究主題，創造力的思考層次應可區分成意識及潛意識創造力兩大類，目前有關於創造力開發的學術研究及教學方式，多屬意識思考層次的範疇，近年來由於大腦、催眠及潛意識的科學研究和相關的實驗不斷的驗證下，已充分顯示潛意識創造力的存在及其價值。 本論文即嘗試建構一套潛意識創造力開發的理論模型及其發展歷程，再經由相關領域的文獻探討及應用腦電波儀等科學儀器來驗證此理論模型之可行性。潛意識創造力開發的理論模型可用六個流程加以說明：一、多個意識覺知的訊號同時存在；二、注意力使單一意識覺知的訊號提高；三、注意力控制使其訊號增強並抑制雜念；四、放鬆使所有意識覺知的訊息微弱；五、意識覺知的臨界電位下降使感官敏感度提高； 六、自由聯想產生新的意識覺知訊號，即為潛意識創造力。而其發展歷程包含五個階段，分述如下：一、為解決問題的強烈動機；二、極度專注的思考(此時腦波的β波為優勢波)；三、極度放鬆的精神狀態(此時腦波的α波為優勢波)；四、拋棄既有知識的束縛，超越時空限制的想像(此時腦波的θ、δ波為優勢波)；五、具體創造發明或創作(此時腦波的β波為優勢波)。 在本論文研究方法中選擇以科學催眠來作為激發潛意識創造力的方式，主因是催眠在國外的科學研究已具相當規模，且有許多的學術文獻可供參考驗證。運用催眠引導的聯想過程可以讓受測者很有效的進入潛意識的狀態，由意識及潛意識狀態的教學與訓練方式開發，達到創造發明的目的。並藉由本實驗室多年進行創造力開發與腦電波儀等相關科學儀器量測的研究經驗，用科學儀器監控生理資訊的變化，有助於瞭解及分析意識轉換的歷程，並於實驗研究中觀察受測者進入潛意識時的創造力與腦波量測結果之間的相關性，以科學的角度解釋潛意識創造力開發的歷程。 從本研究中發現其實每個人在潛意識中都有非常豐富的創造力，而催眠冥想正是一把開啟潛意識創造力的鑰匙。然而西方的催眠、冥想和東方的禪宗、佛教、道教、中醫在激發潛意識的原理都是相通的，但催眠和冥想在經由不斷地科學驗證下，已逐漸科學化及學術化，但中國的禪宗、佛教、道教、中醫的領域，卻不受到國內科學界及學術界的重視，希望未來學術界能有跨平台、跨領域的整合，把我們中國傳統文化用科學測量加以檢驗，相信對人類會有很大的貢獻。並期許未來有機會將潛意識創造力的概念應用於教學工作上，不僅可有效提昇國人的創造力及競爭力，且從小就能掌握潛意識創造力的運用技巧，使學習更有效率。

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利用田口法設計橢圓型LED燈具之研究

本文主要目的是應用田口實驗計畫法與Trace-Pro光學模擬軟體，來研究LED燈具之設計與分析，並以提高最小輻射照度(Radiant Irradiance)為設計目標。 首先我們應用田口實驗計畫法，其採用Ｌ25的直交表設定各項參數，含6個可控制因子：導光管路徑橢圓雙軸比、導光管路徑夾角、導光管截面上之散射面中心位置、導光管散射面於截面之夾角、導光管之材質、LED之空間輻射分佈曲線，並各含5個水準。 接下來利用Trace-Pro光學模擬軟體進行模擬，來取得25組模擬結果，再做變異數的分析，來找出實驗中主要效應分子為何及各因子間交互關係對實驗結果的最佳化，用以得出一組最佳組合。 最後，最佳組合經Trace-Pro模擬可得該狀況之最小輻射照度為0.11625 watt/m^2 ，跟原本未經田口實驗計畫法優化之最小輻射照度為0.0012037watt/m^2 一比較，為其96.5772202倍，最小輻射照度獲得明顯提升。 由此可知田口實驗計畫法能有效減少模擬次數，將原本6因子5水準需做15625次模擬簡化為25次，讓設計者可以在較短的時間內得到較佳的設計參數。

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侷域共振聲子濾波器

本論文主要是研究利用聲波正向入射荷姆霍茲共振器，觀察其低頻和高頻共振頻率因為結構參數改變的變化行為，並針對高頻共振頻率，提出對應的彈簧模型，最後利用實驗量測來驗證模擬和彈簧模型的正確性。 在模擬方面，利用有限時域差分法(Finite-Difference Time-Domain, FDTD)來計算出結構的穿透頻譜圖，挑選出低頻和高頻的共振頻率，再利用連續波入射結構得到速度場和壓力場圖，經由穩態場的處理，得到不隨時間改變的場圖，從該場圖中，我們觀察出在高頻共振頻率所對應的彈簧模型，比較模擬計算和彈簧模型的結果，會發現共振頻率因結構參數改變的行為是相互符合的。 在量測方面，設計了兩種不同方式製作的荷姆霍茲共振器，並利用ultrasonic immersion transmission technique方式量測不同結構的穿透頻譜。比較兩種不同方式設計荷姆霍茲共振器，會發現各有其優缺點，但相同的是低頻和高頻的transmission dip在兩種結構中都有出現。對高頻共振頻率來說，量測到的強度最弱其衰減強度達到30dB，低頻的共振頻率也有20dB。這結果可以被用來設計窄頻寬的聲波濾波器。

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利用田口法優化LED燈管之研究

在採用田口實驗計畫法前，設計參數必須採用六個合適的設計參數，此研究設計分別是導光管與反射面的距離、LED與Lens相對的距離、導光管的表面特性(AR-coating)、導光管的材質、導光管兩側切角及Lens的曲度等６個可控制因子，每個因子分別有５個水準做參數設計，以提升照明燈具之輻射照度。 　　選用田口實驗計畫法中的Ｌ25(56) 直交表來設定各項參數，利用Tracepro光學模擬軟體實際模擬，然後會取得２５組模擬結果，再將模擬結果放入直交表中，接著利用直交表的設計和變異數的分析，會找出實驗中主要效應分子為何，以及各可控參數間彼此關係對目標值的最佳化，將可有效減少模擬次數，將原本6參數5水準需做15625次模擬簡化為２５次，較短的時間內設計者即可獲得較佳的設計參數。 　　第一組初始模擬可得狀況之輻射照度(Irradiance)為3.6065 W/m2；利用田口實驗計畫法的直交表之望大特性分析比對後，由信號雜訊比可預測最佳設計參數狀況之輻射照度(Irradiance)為3. 9122W/m2，輻射照度獲得明顯提升。本研究確實減少對於非序列式光學元件的開發時間與設計成本，希望對光電產業有所幫助。