2010年4月9日 星期五

04/09 『演講』鄭木海教授, 藝術品化光纖透鏡之研發










演講心得

第四組
鄭教授是一位充滿研究熱情的學者,這次他來跟我們分享他研究的成果。先從他們為什麼要研究光纖透鏡開始說起,EDFA(摻鉺光纖光放大器)在光纖中比信號放大,然後再經由光纖作傳輸。可是要如何做光纖透鏡使980nm的laser訊號有效的耦合到光纖內呢?980nm laser beam是橢圓形的,而標準SMF(single mode fiber)是圓形的,他們分別的wave front也不同,經過鄭教授的研究,為了將訊號有效的耦合到光纖中,他們必須研磨出橢圓形狀的光纖透鏡。

第一次的嘗試,將光纖經過四次研磨產生四角錐形,可是因為每次研磨都需要將光纖重新拿起再放下,定位不準,研磨後的形狀不對稱,performance也不盡理想。經過他們的改進,嘗試減少研磨次數,將研磨次數減少為三次,讓光纖透鏡成錐式楔形,但是也無法解決不對稱的問題。最後鄭教授開始跟其他領域的實驗室合作,研發一次研磨的技術。

一次研磨的第一代與機械系合作,使用Mechanical Torque Controlled,在0度與180度的位置研磨較深;90度與270度研磨較淺。第二代與電控系合作,使用Electrical Torque Controlled,這項技術已經可以將光纖研磨的很完美了,甚至還可以研磨出各種不同的形狀,就如同藝術品一樣!之後也發現研磨出的六角型光纖對於灌液晶有相當大的幫助。為了減少融燒所產生的誤差,鄭教授他們又開始了第三代的研發,是用Electrical Motion Controlled,不但成功的研磨出光纖透鏡,並且也不需要融燒的程序了。

鄭教授對光纖透鏡研究的熱誠與成就,使他們多次發表在知名期刊中,並且也申請到許多美國與台灣的專利。他也不吝嗇的分享如何得到國科會補助的秘訣,首先是會議的重要性、論文的品質、申請人的身分、是否是國科會的計畫等等。

鄭教授的研究分享給了我很大的啟示,現在是跨領域的時代,如果想要突破就需要各個領域的專長配合。就如同一次研磨的開發,如果沒有機械與電控的支援,可能也無法完成這項開發。我們應該利用各個領域的專長,將其整合,就可以構想或研發出新的產品了。


第二組
本次演講請到的是中山大學的鄭木海教授,鄭教授演講的內容為光纖透鏡,光纖透鏡主要是用以增加雷射光耦合進入光纖的效率,而鄭教授利用機構及電控技術,施加一週期性變動或定量之力矩於直徑125 mm光纖,可經由一次成型製程研磨各種形狀光纖透鏡,研製成品好比藝術化之產品,例如橢圓錐型、錐式楔型、三角錐型、四角錐型、五角錐型及六角錐型。其中橢圓錐型、錐式楔型與四角錐型跟高功率雷射結合,其耦光效率超過80%,為光通訊系統應用中,低成本之最佳連接器產品,具有光通訊產業利用性。

除了技術的展現,最重要的是鄭教授懂得利用跨領域的合作,將各領域的技術相互整合,因為現今的科學研究領域已不再是單打獨鬥的年代,各項研究都需要跨領域的合作,這樣一來不但能拓展自身研究的視野,各有助於為各項研究找出新的突破點,鄭教授跨領域相互合作便是一個非常值得我們參考的例子。

鄭教授也提點我們研究生參加國際會議申請補助的重要事項,對於身為研究生的我們有非常大的幫助,畢竟能夠多參加國際會議對於拓展研究視野也有著十分重要的益處,最後仍要謝謝鄭教授帶來簡短扼要的精采演說。


第七組
剛開始聽到這次專題演講的題目時,對於這個題目抱持著很大的疑問,因為,據我所知,在工程這一塊,除了工業設計以外,我很難去聯想,光電工程這領域與藝術品有直接的相關,大多實驗室都是將目標偏向應用面、又或者是未來發展性等等方面,直接將實驗的東西變成一個藝術品,這引起我的高度興趣,並仔細來聆聽這場演講。

經過教授講了一個『怕太太』的笑話後,現場就不是那麼沉悶且嚴肅。他開始講解光纖透鏡的功用,原來,它是為了要將光從980 High Power雷射耦合到光纖時,透過這樣的一個光纖透鏡更有效率的降低loss,更有效率的利用光。那教授也提到,為什麼會造成這樣的loss,是因為laser光是一Gaussian Beam,與在光纖中所傳遞的光wavefront以及far-field pattern並不匹配,此時這樣的光纖透鏡就被需要,而我們就是要找尋一光纖透鏡,其working distance使得spot size match,並使用near-field法耦合laser光,達到降低loss的目的。
  
首先,他們是使用一般在市面上可以買的到的儀器,使用這儀器研磨光纖。起初,透過四次四個角度的光纖研磨,得到一個不對稱的四角錐形光纖透鏡,之所以得到不對稱的結構,教授說,是因為在將光纖轉180。時並沒有辦法將光纖在擺放在同一點上,因而導致不對稱。然後教授仍然不滿意研磨四次才有結果的現狀,又再挑戰將研磨次數減少,並加入一些etching的製程,成功的再次研發出一圓形的光纖透鏡。然而教授對這樣的結果覺得應該還有改進空間,便向機械系的老師提出不同領域間的合作,並從不斷的嘗試下,得到一次研磨,分別有三代的光纖透鏡,分別是橢圓、多面錐形、雙變曲率的光纖透鏡。這樣的一個突破性的發展,教授也引以為傲的說這根本就是藝術品。

教授在演講過程中,其中我聽到了一個非常重要的重點,那就是不同系所間的合作計畫。往往大家都只鑽研自身的研究,並以自我的角度去解決問題,然而,卻不知道,所會碰到的瓶頸,可能在合作的時候,發覺這在另一個系所中,這可能是,對於他們而言,再簡單不過的技術,然而若只著眼在自己的研究領域,不嘗試跨越系所的局限,往往會漏失掉很多機會。不同領域及產業的整合工作必定是未來的趨勢,然而,要如何提升自己的格局,想必是要努力的去思索一下要如何實行吧。


第六組
這次的專題演講,請到的是中山大學光電系的鄭木海教授,題目是跟光纖有關的研發,因為我的研究領域不是這方面,起初很擔心是不是會完全聽不懂,還好鄭老師人還蠻幽默的,一開始講了“怕老婆”的故事,無非是希望就算坐在後面的大家也能夠專心聆聽這次的內容。

鄭老師主要在介紹他們實驗室所發展出光纖研磨方法的演進,也介紹了很多不同切面數的光纖以及研磨方法,聽著他們的研究團隊,從人工多次研磨到機械一次研磨,感覺得出鄭老師非常以他們的研究團隊為驕傲,藉由跟不同領域的人合作,達到成功的開發出可以具有專利的技術,這真的是非常不容易的一件事,尤其是以台灣的研究環境,要發展出一個有用的專利更是困難。雖然他沒有說出詳細的合作過程,但我相信那一定是相當耗費精神的,除了要想辦法讓對方了解自己想要的是什麼之外,還要知道對方到底能提供自己什麼樣的實質幫助,這背後的辛苦應該也就是他今天能站在這裡,開心的跟我們介紹他們研究成果的原因,真正努力過後而得到的成就感!

雖然鄭老師的演講時間並沒有很長,但是他的演講內容鼓舞了我們,不要只侷限在自己研究的小圈圈裡,還要盡量去找尋別的可用資源,透過彼此的互相幫助,達到成功的研究結果,這真的非常值得我們去學習!


第二組

第二組

第二組

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第二組

第二組

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