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橢圓偏光儀在光感材料的應用
(2008)
趙于飛
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CHAO YU-FAYE
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國立交通大學光電工程學系(所)
本實驗室現有以下四種橢圓偏光術 (1) 簡式橢圓偏光儀，此種技術已成功的完成了影像式橢圓偏光儀； (2) 即時光彈調變式橢圓偏光儀，利用數據截取卡中四個鎖相放大器的功能，我們可以以高於 10 組/秒的量測速度同時監視調變振幅及橢圓偏光參數的變化； (3) 事後分析式橢圓偏光儀，此種方法已達光彈調變器的量測極限，20 μs；(4) 閃頻式影像式橢圓偏光儀，此法業已克服了數位照像機資訊傳輸太慢的問題，每13 秒一對的二維橢圓偏光參數已可取得。我們將使用已建立的 ”即時光彈調變式橢圓偏光儀” 研究光折變材料在光照射下而成雙折射特性的機制。交通大學光電系的許根玉及電物系的林烜輝兩位教授均是從事全像材料研究的專家亦將是此研究的合作者; 我們最近曾對他們製成的PQ-PMMA 塊材，作過一些初步的研究，利用橢圓偏光儀在曝光下量測所得的折射率的變化要比使用繞射效率所推算的大，但由兩個方法所量得的雙折射率差則相同，故本研究的主要問題是確認兩個方法所量的物性異同。我們對可逆性全像材料在偏極光的曝照下，其分子重新排列的方向有著濃厚的興趣，由於我們可以即時量出曝光下的光軸方向及相位，其折射橢球的變化將是本研究的主要研究內容。
表面電漿共振增強式快速光彈調變橢圓偏光儀/影像橢圓偏光儀之研究
(2007)
趙于飛
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CHAO YU-FAYE
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國立交通大學光電工程學系(所)
本實驗室現有的橢圓偏光儀 (ellipsometry) 有兩種: (1) PSA 簡式影像橢圓偏光儀, 10 分鐘/組，面向解析 (lateral) 為4 μm，縱向解析為 0.2 nm；(2) 光彈調變式橢圓偏光儀, 0.1 秒/組，縱向解析為 0.5 nm，其影像式則為本計畫所申請之部分內容。本計畫將利用資料截取卡取代鎖相放大器，並以事後分析的方法縮短光彈調變式橢圓偏光儀的量測時間。根據初期的研究，我們已達到光彈調變式橢圓偏光儀量測時間的極限， 20 μs。將一內全反射裝置放在光彈調變式橢圓偏光儀的樣品座上，可增強橢圓偏光儀的解析率。本計畫建議利用一三頻道表面電漿共振光彈調變式橢圓偏光儀: 其一可利用即時技巧捕捉蛋白質與 DNA 或 RNA 之結合，另一可使用事後分析法來分析及研究快速的變化，第三個頻道則可作面的分析。除了簡式影像橢圓偏光儀外，我們發展出一頻閃光彈調變式影像橢圓偏光儀，利用脈衝電壓鎖定相位而產生的脈衝雷射光，以擴束器將光束擴大並以 CCD 取像分析即可克服 CCD 信號傳輸太慢的問題。本計畫將三個技術可以捕捉及分析蛋白質與 DNA或RNA 之結合併可以瞭解表面粗糙現象。光彈調變式影像橢圓偏光儀除了可以以生物材料為目地外，申請人將以液晶，一般半導體材料以透明體為基板為驗證材料。理論模式的建立也將是本計畫的執行目標。
閃頻式影像偏光儀在生物上的應用
(2009)
趙于飛
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CHAO YU-FAYE
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國立交通大學光電工程學系(所)
閃頻式影像橢圓偏光儀已克服了 CCD 傳輸及儲存緩慢的缺點。一般 CCD 至少須 0.03 秒方能取一組像，無法搭配 50KHz 光彈調變器信號的截取；利用短脈衝光源與光彈調變器同頻率放射，即可凍結特定相位進而取像，再轉成物理參數即可形成影像式橢圓偏光儀。現以同樣的理念實施在Mueller 偏光儀上而形成 Mueller 影像偏光儀 : 由偏光片及一1/4 補波片可產生四個偏極態，再由四個偵測偏極態來量測4μ4 Mueller matrix。在 1996 年 Lu-Chipman 介紹了一種矩陣法，將Mueller matrix 分成由散射所得的去極化的矩陣 (Depolarization matrix)、補波矩陣 (Retardation matrix) 及衰遞矩陣 (Diattenuation Matrix)。藉由此分解，我們可以研究材料的特性而無須受到散射的影響，故可用以量測生物材料。在這個研究中，我們也會採用誤差分析法去分析本系統藉以了解偏光儀。我們已具備建構偏光量測的完整技術:對準、校正及誤差分析。