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薄型化光展量疊加太陽能集光器

Ⅲ-Ⅴ族太陽能電池常需要高倍率聚光鏡組，來降低其成本與提升轉換效率，而良好的太陽能集光器系統除了高倍率集光比之外效率也是很重要的因素考量之一。 本論文討論一具有高聚光倍率、薄型化和光展量疊加特點的太陽能集光器設計，此設計可以使太陽能集光器系統的成本大大降低，不僅僅簡化了系統alignment上的難度，也對整個系統的體積降低許多。 本設計描述一種結合折射式與反射式的太陽能集光器設計，利用了折射式的透鏡聚焦方法讓光線可以以最少的損耗大量進入系統中，再利用反射式離軸傳遞光線與Etendue光學概念，將各個透鏡進入的光線做光展量的疊加與離軸的傳遞，最後再進入到太陽能電池上。此設計另外有個特點就是薄型化，以目前學術上薄型化設計厚薄比約只到0.25的比值，而利用透鏡聚焦的設計更是遠大於1以上，使得整體體積相當龐大，而本設計的厚薄比約可達到0.19，而整體最高效率可達到66.68%，可接收角度為±0.9度。

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利用電子迴旋共振化學氣相沉積法於低溫成長摻雜晶矽薄膜及其應用於非晶矽薄膜太陽能電池

本篇論文是利用電子迴旋共振化學氣相沉積法(ECR-CVD)來成長p、n型摻雜矽薄膜及薄膜太陽能電池，並探討其特性。ECR-CVD屬於高密度電漿源沉積，利用入射微波頻率與系統磁場內電子的迴旋角頻率相同時產生共振吸收達到最大能量轉換。相較於傳統PECVD，ECR-CVD有幾項特點，如較快的沉積速率、較高氣體使用率、低離子轟擊等。 利用調變外加磁場電流、微波功率、製程壓力、氬氣流量、氫氣稀釋比例及摻雜氣體流量等參數來探討其對摻雜薄膜品質之影響。利用拉曼光譜儀、紫外可見光光譜儀及霍爾量測系統等儀器分析薄膜特性。p型摻雜薄膜品質要好，需在高氫氣比例製程下，厚度可在約30nm時載子濃度控制在19至20次方，約65%的高結晶率及載子移動率控制在1.1至1.3 cm2/V-s，。 在製程上改善有下列幾項，清腔影響、退火溫度控制、背部TCO影響、透明導電膜保護、氫電漿處理及加入緩衝層影響等，經過AM1.5太陽光模擬器分析後，清腔與退火溫度影響結構明顯，背部TCO可有效增加電流吸收由5.51增加至9.32 mA/cm2，透明導電膜保護基板下也可使電流由4.74上升至6.35 mA/cm2，氫電漿處理可以提高約0.1V之開路電壓，而利用緩衝層也可提升開路電壓值。 利用以上探討之改善方式製作薄膜太陽能電池，量測後開路電壓0.32 V、短路電流密度5.4 mA/cm2、填充因子45%及轉換效率0.78%，由於機台狀況改變，使得結果並非預期中之數值，改善製程中已有效率1.2%，理論上效率可以達1.5%以上。 利用ECR-CVD製程薄膜太陽能電池效率無法大幅提升，首先面臨基板問題，SnO2(F)基板有表面結構且抗蝕刻性差，若使用電性佳且表面平坦的AZO基板可以減少氫電漿蝕刻問題及ECR-CVD高鍍率在基板結構上產生之介面缺陷。沉積速率快可能造成薄膜結構中缺陷密度高，對於摻雜層產生之開路電壓及本質層的光響應產生短路電流密度皆有影響。在高密度電漿下製程可能會破壞已沉積之薄膜，造成介面處薄膜結構差，本質層成長時破壞p型摻雜層造成開路電壓下降。因此利用ECR-CVD在高密度電漿下成長p-i-n薄膜太陽能電池之結果不如預期。

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光學顯微鏡之鏡頭設計

本文介紹一些光學顯微鏡的觀念與原理，使用軟體Code V來模擬設計光學顯微鏡系統中鏡頭的部分，並且說明了一些關於系統組合時該注意的細節。 文中分開設計物鏡：10X/0.25與20X/0.45；目鏡：10X/22，物目鏡除了可以個別使用外，還能將兩者組合成100倍與200倍的系統，所有的成像品質判斷標準皆以Strehl ratio大於0.8來做為其評價。

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多區域垂直配向顯示器的參數優化設計

摘 要 本論文以多區域垂直配向顯示器模擬(Multi-domain vertical alignment) 為主要的驅動方式，模擬其液晶模態，使得液晶顯示器具備基本的廣視角 及良好的光電效率: 1. 根據 TFT 元件設計原理，設計出具有廣視角效果的多區域垂直配向結 構，並討論參數對光電曲線的影響。採用廣視角MVA 技術主要優勢， 在於改善暗態漏光使增加對比，並使視角達到優化的效果。 2. 採用垂直配向技術，具有高穿透率、高開口率以及快速反應時間等特性； 此外，有效利用優化的光阻配方，以及高層次的光學畫素設計可使對比 度顯著提高。 3. 針對設計面可改變：a.ITO 電極b.Slit 寬度c.介電異方性等性質進行比 較。 4. 利用模擬軟體TechWiz LCD 的功能，藉由理論計算結果，外加補償相位 遲滯片與液晶層特性的模擬。 依此我們可依照相同的觀念設計出效果優異具有廣視角與高對比度的 MVA 結構，將此結果做為設計參考依據，並藉此減低因設計不良造成的開 發費用與時間消耗，達到降低成本的效果。

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高效率高準直背光模組設計

本論文研究為高效率、高準直、高輝度且薄邊框的側入光式LED導光板模組設計。可應用於筆記型電腦（NoteBook）、平板電腦、i-pad、智慧型手機等小尺寸的3C產品，不但具有防窺功能，且在戶外不會因為外界光線過亮讓眼睛瞳孔縮小而顯得螢幕過暗的情形發生。 　　本架構可將邊框的寬度縮減至2.5mm以下，可達到近乎無框的美觀效果，且導光板厚度壓在2.0mm，在高準直度的部分，將可視角縮減至半角7度以內，大幅提高能量使用效率。

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光學變焦之軌跡優化控制

摘要 本論文就是探討一種優化變焦系統凸輪軌跡的方法，藉由鏡群位移量除以焦距變化量之值來控制光學變焦軌跡，避免軌跡變化過程中有極值，使變焦軌跡能更平順以減少生產上的困擾。我們利用上述方法編寫Code V巨集程式與Code V優化程序結合，使我們在執行優化時不但能達到成像品質的要求同時也兼顧軌跡形狀，為驗證優化方法的效果，我們做了幾個簡單的例子當作範例，並且在最後利用此方式來設計一顆七群三倍變焦鏡頭，半視角從15.3°~39.8°，並展示最後優化之結果。

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成對表面電漿波生物感測器之研究及其在生醫上的應用

表面電漿共振生物感測器是一種具有相當高靈敏度之生物感測器，而且無需標定並能即時地分析分子間的交互作用，大大地縮短檢測的時間及提供更多的生物資訊。本研究結合表面電漿共振與外差干涉技術建構一套振幅式成對表面電漿波生物感測器，對於等效折射率變化的偵測極限高達8.4×10-9 RIU，而在偵測攝護腺特異抗原方面，於磷酸鹽緩衝液中的偵測極限約為10 fg/mL (~300 aM)左右，並且也成功地在10倍稀釋血清中量測到的情況下，即時地偵測到稀釋血清中的目標抗原。 接著我們把此成對表面電漿波生物感測器結合雙流道系統，以降低系統的雜訊，並針對H1N1新型流感病毒進行量測。實驗上，此新型的雙流道成對表面電漿波生物感測系統在緩衝液中的偵測極限為30 PFU/mL，大幅超越目前臨床上常用的快篩試劑，並且此雙流道成對表面電漿波生物感測系統的偵測時間只需要約20分鐘左右，就時效性來說是很有競爭力的。 最後，我們發展了一套數學模型可以計算極低濃度蛋白質結合常數(結合速率常數、解離速率常數、平衡結合常數、平衡解離常數)。實驗上，我們成功的在緩衝液甚至是稀釋血清中，且濃度在0.1 pg/mL to 1 ng/mL範圍內，量測出攝護腺特異抗原與抗體間的蛋白質結合常數。

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利用矽基光學平台應用於板上光學連接之研究

在本論文中，主要研究在利用矽基光學平台的技術應用於高速、短距離、且多通道的光學引擎。近年來的發展，雲端電腦及相關的高速連接之可攜帶的周邊元件，如何運用光學連接技術，以更高速、多通道、微型化，甚至於低成本應於市場的大量生產，已經成為了日漸重要的研究領域，其中，矽基光學平台技術已於日前完成光電、電光的轉換模組，成功應用於市場的產品。利用矽微機電技術，引入可達微米等級之高結構精度的封裝技術，將是導入高精度整合於光電元件的關鍵，如面射型雷射、光檢測器、光纖陣列等主被動元件。使得在大量生產時更具備有低成本的優勢。 首先，在第一個研究討論中，發展出一具有四通道 × 10 Gbps之光連接模組。此模組中，光學平台具有一45度微反射面，且同時具有多通道之V型凹槽陣列積體化至一微小的光學平台中，此凹槽提供了後續光纖陣列之被動封裝。此矽基光學平台利用金錫的共晶材料及覆晶封裝的方式將面射型雷射(VCSEL)及光檢測器(PD)封裝至光學平台上形成一矽基雙通道之光學次模組(BOSA)。BOSA體積僅只有4 mm × 3.75 mm × 0.6 mm 的大小，且四通道的發射模組及四通道的接收模組將可完全的置放於此BOSA中，光纖陣列置放於此模組中達到微型化的優點。此外，在光路的結構上，不添加任何額外的光學系統，即可將光從面射型雷射高度耦合至光纖陣列中，耦合效率達到-5.2 dB；同時，光於光纖陣列發射至光檢測器，耦合效率高達-2 dB。平均1 dB的光功率變化，不論在發射端，亦或是接收端，均可達到15 ?m的容忍度。在高頻的檢測下，發射端搭載10 Gbps的傳輸速度，BER可通過10-12的量測規範；於接收端的檢測，靈敏度也可達到-12 dBm的等級，且此量測的架設，通道的串音影響已經考慮進來。本研究中，從開始的晶片製程、光電元件封裝、PCB的設計、元件封裝、光纖對準製程及高頻測試均有一一介紹。此光電模組也通過了工業上的可靠度驗證。此結果表示矽基光學平台是具有一個多功能、整合性高的系統平台，可應用於光電、電光的轉換模組。 本論文的另一部分，是成功的將以聚合物的波導結構應用於矽基光學平台上。此應用將大幅的提供光路佈局、設計的靈活性。以目前不易設計之25 Gbps的光路應用，在光學耦合上，即面臨到感光區較小的光檢測器，亦或是大數值孔徑的面射型雷射的問題。因此，聚合物的波導結構將可伴演一重要的角色去克服目前所面臨到的問題。四通道的光電、電光轉換模組利用聚合物波導的結構已成功的實現，並且可以搭載光學傳輸訊號。聚合物之波導結構是利用標準的黃光微影製程所製作，其波導的纖核為40 ?m等級的大小，這和實用上的多模光纖之纖核的尺寸是吻合的。因此我們相信此結構可以成為未來光連接應用之轉換模組，且更具有微型化適合的尺寸。

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車用超廣角鏡頭設計

本研究以控制相對照度為主軸，設計車用超廣角鏡頭，提出投影立體角之相對照度控制方法並討論如何使用F-θ畸變檢視超廣角鏡頭影像變形量。最後利用幾何方法，降低間距變化量的敏感度以及降低元件偏心的敏感度，使這兩項公差影響程度減緩，成功地提高了整個鏡組的良率。 　　本研究自定義之投影立體角相對於光學軟體計算值於此設計最大誤差約有8 %，但是變化特性曲線是相似的。若再搭配軟體計算的穿透率，相對照度的誤差可以降低至0.94 % 左右。F-θ畸變檢視是依據像平面處的影像間距變化情形進行評價，並避開F-θ畸變的缺點，最後訂定了小視角區域與大視角區域的各別目標值。處理公差時利用的幾何方法為讓曲面變平滑與增加間距，使間距變化量與元件的的偏心量相對於設計尺寸變小，如此即能降低這兩項的公差影響程度。最後，成功設計出全視角150度、相對照度為75.2 % 之超廣角鏡頭設計。

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強度敏感式影像橢圓儀及應用

在本篇論文採用橢圓儀的量測技術，發展出兩套皆可量測扭轉向列型液晶TNLC二維影像參數的光學系統，分別為強度敏感式影像橢圓儀與單通道式影像橢圓儀，利用基本的P-S-A架構並藉由旋轉四分之一波片量測扭轉向列型液晶，並且此二者皆具實現即時影像量測的能力。透過數值擬合的運算方式，並結合Yeh與Gu和Lien所推導出的兩種TNLC物理模型，我們可以同時量到TNLC的五種參數，包含：厚度、預傾角、扭轉角、配向角與非扭轉相位延遲。最後，我們對此兩種光學系統所得到的TNLC參數進行比較。實驗結果顯示強度敏感式影像橢圓儀提供了較高的量測精度，而單通道式影像橢圓儀有架設簡單與量測過程簡便的優勢。