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以分子束磊晶所長半導體光電元件介觀物理之研究(I)
(2004)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
本計劃為三年期計劃，我們將繼續利用分子束磊晶系統成長半導體二維共振腔結構，製作光電元件並探討在這些光電量子系統中其介觀物理特性。過去兩年之計畫中我們已發現在微共振腔雷射內包括面射型垂直共振腔雷射及微型共振腔固態雷射中其高階橫模可與二維介觀量子共振腔內之波函數做一極佳之對應。在新的三年計畫中我們將針對在介觀尺度下，量子與古典間之關聯性及其微妙之轉換做一完整系列之研究探討；利用更大尺度之微共振腔雷射，觀測由低階態逐漸轉換至極高階態時之共振波函數變化，同調波函數局域化出現之機制將是我們要探討之重點。另外在高階模態中亦有與古典軌跡不相關之共振波函數，一般對物理系統的認知是，當尺度極大時或在極為高階之能量時，古典粒子行為必然出現，但若仍具有量子特性，其與巨觀量子現象之關係又如何，這也是我們將要探討的另一重點。最後在介觀系統中，我們初步發現某些特殊同調波函數有極高出現之機率，其選擇法則(selection rules)亦將是探討之重點。三年期中我們仍將延續先前超快雷射產生Tera Hz 輻射之研究，同時亦將繼續以分子束磊晶成長具飽和吸收體反射鏡做超快鎖模雷射之探討。
以分子束磊晶所長半導體光電元件介觀物理之研究(II)
(2005)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
以分子束磊晶所長半導體光電元件介觀物理之研究(III)
(2006)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
以固態磷分子束磊晶所長AlGaInP量子結構之光電研究
(1997)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
以自然氧化層製造半導體雷射之研究---子計畫I：自然氧化層折射導波量子井邊射型雷射
(1997)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
光纖耦合高效率面射型雷射(I)
(1999)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
光纖耦合高效率面射型雷射(II)
(2000)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
光纖耦合高效率面射型雷射(III)
(2000)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
光與物質交互作用研究---化合物半導體共振腔量子電動力學
(2010)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系（所）
本計劃為一新提三年計劃，我們將探討光與物質之交互作用，特別是具半導體垂直共振腔結構中之量子電動力學(Cavity Quantum Electrodynamics CQED)。因化合物半導體長晶技術之快速提升，具DBR反射鏡垂直共振腔結構之CQED已成為最重要之研究系統。若半導體垂直共振腔中g為光場與物質之耦合強度、κ為Cavity內光子之衰減速率、而γ為非共振光子之衰減速率，當 g＞＞κ，γ時，CQED屬於強耦合之範疇，此狀態下光與物質之交互作用是遠快於非可逆性過程中之光損耗，此時光吸收與放射成為一可逆性之過程，光會在非共振損耗前被物質再吸收而放射。微共振腔內極化激子即是半導體量子井內之激子與光子在強強耦合交互作用下，所形成之一種半物質/ 半所光結合成之準粒子。我們將特別投入此種與面射型垂直共振腔雷射(VCSEL)相同結構之系統，研究強耦合下超流體及微共振腔極化激子雷射形成之機制。因VCSEL Lasing屬於CQED中之弱耦合(weak coupling)，為達到強耦合之範疇，我們將重新設計稱成長磊晶結構，重點將在提高g值與降低κ，γ。改變之重點將是提高DBR反射鏡之反射率，並藉降低氧化層之位置以降低側向光子之損耗。預期從全新設計製作之半導體垂直共振腔結構將可產生強耦合交互作用下。我們會特別注意大角度圓環狀之輻射及其近場coherent 特性，並觀察其是否有臨界點及特定之光偏振態出現。這些特性都與超流體波函數直接相關，故可以其作為超流體出現之重要檢驗依據。我們也會注意VCSEL雷射臨界電流以下之螢光光譜，初步實驗顯示共振腔極化激子雷射已有出現之跡象。以我們過去在VCSEL 及相關coherent patterns 多年之經驗，相信必然可在microcavity polariton超流體方面獲得不錯之成果。
光與物質交互作用研究-化合物半導體共振腔量子電動力學
(2012)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系（所）
本計劃為一新提三年計劃，我們將探討光與物質之交互作用，特別是具半導體垂直共振腔結構中之量子電動力學(Cavity Quantum Electrodynamics CQED)。因化合物半導體長晶技術之快速提升，具DBR反射鏡垂直共振腔結構之CQED已成為最重要之研究系統。若半導體垂直共振腔中g為光場與物質之耦合強度、κ為Cavity內光子之衰減速率、而γ為非共振光子之衰減速率，當 g＞＞κ，γ時，CQED屬於強耦合之範疇，此狀態下光與物質之交互作用是遠快於非可逆性過程中之光損耗，此時光吸收與放射成為一可逆性之過程，光會在非共振損耗前被物質再吸收而放射。微共振腔內極化激子即是半導體量子井內之激子與光子在強強耦合交互作用下，所形成之一種半物質/ 半所光結合成之準粒子。我們將特別投入此種與面射型垂直共振腔雷射(VCSEL)相同結構之系統，研究強耦合下超流體及微共振腔極化激子雷射形成之機制。因VCSEL Lasing屬於CQED中之弱耦合(weak coupling)，為達到強耦合之範疇，我們將重新設計稱成長磊晶結構，重點將在提高g值與降低κ，γ。改變之重點將是提高DBR反射鏡之反射率，並藉降低氧化層之位置以降低側向光子之損耗。預期從全新設計製作之半導體垂直共振腔結構將可產生強耦合交互作用下。我們會特別注意大角度圓環狀之輻射及其近場coherent 特性，並觀察其是否有臨界點及特定之光偏振態出現。這些特性都與超流體波函數直接相關，故可以其作為超流體出現之重要檢驗依據。我們也會注意VCSEL雷射臨界電流以下之螢光光譜，初步實驗顯示共振腔極化激子雷射已有出現之跡象。以我們過去在VCSEL 及相關coherent patterns 多年之經驗，相信必然可在microcavity polariton超流體方面獲得不錯之成果。
光與物質交互作用研究-化合物半導體共振腔量子電動力學
(2011)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系（所）
本計劃為一新提三年計劃，我們將探討光與物質之交互作用，特別是具半導體垂直共振腔結構中之量子電動力學(Cavity Quantum Electrodynamics CQED)。因化合物半導體長晶技術之快速提升，具DBR反射鏡垂直共振腔結構之CQED已成為最重要之研究系統。若半導體垂直共振腔中g為光場與物質之耦合強度、κ為Cavity內光子之衰減速率、而γ為非共振光子之衰減速率，當 g＞＞κ，γ時，CQED屬於強耦合之範疇，此狀態下光與物質之交互作用是遠快於非可逆性過程中之光損耗，此時光吸收與放射成為一可逆性之過程，光會在非共振損耗前被物質再吸收而放射。微共振腔內極化激子即是半導體量子井內之激子與光子在強強耦合交互作用下，所形成之一種半物質/ 半所光結合成之準粒子。我們將特別投入此種與面射型垂直共振腔雷射(VCSEL)相同結構之系統，研究強耦合下超流體及微共振腔極化激子雷射形成之機制。因VCSEL Lasing屬於CQED中之弱耦合(weak coupling)，為達到強耦合之範疇，我們將重新設計稱成長磊晶結構，重點將在提高g值與降低κ，γ。改變之重點將是提高DBR反射鏡之反射率，並藉降低氧化層之位置以降低側向光子之損耗。預期從全新設計製作之半導體垂直共振腔結構將可產生強耦合交互作用下。我們會特別注意大角度圓環狀之輻射及其近場coherent 特性，並觀察其是否有臨界點及特定之光偏振態出現。這些特性都與超流體波函數直接相關，故可以其作為超流體出現之重要檢驗依據。我們也會注意VCSEL雷射臨界電流以下之螢光光譜，初步實驗顯示共振腔極化激子雷射已有出現之跡象。以我們過去在VCSEL 及相關coherent patterns 多年之經驗，相信必然可在microcavity polariton超流體方面獲得不錯之成果。
具共振週期增益複雜化合物半導體結構之光電研究
(2015)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系（所）
本計劃為一新提三年計劃，我們將繼續探討光與物質之交互作用，特別是複雜垂直共振腔具有半導體共振週期增益(resonant periodic gain RPG)結構中之量子交互作用。與先前最大之不同是我們將設計研究更為複雜之光電半導體共振腔系統，已期更了解其作用機制，並達成更佳之光場操控。我們將先投入長晶設計及製作另一種半導體雷射，亦即光激垂直外腔式半導體雷射(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser VECSEL)，此種雷射共振腔採用垂直外腔設計及半導體共振週期增益。我們初步已成功製作出 2.35W高平均功率 778 fs 脈沖寬，重複率達2.17 GHz之光激半導體雷射。因為VECSEL共振腔係採用複雜之共振週期增益結構(resonant periodic gain RPG)，又與半導體DBR鏡面結合，故長晶困難度增加許多。而雷射係採用外架之輸出鏡，使得調控之參數增加了許多變化。我們也同時發現雷射臨界激發功率與輸出鏡反射率之特性與習知者不同，在使用另一鏡面做成耦合輸出鏡之後，半導體雷射之調控變成極為容易，且雷射之輸出更易達到最佳化之狀態。此現象均與半導體增益介質具擴散流動性有關，故其動態機制亦為研究重點。凡此種種均讓我們發現此系統更適於研究量子彈子球台物理及量子光學CQED。因此新的計畫將全力投入此種VECSEL之長晶設計與雷射調控之研究，進而以此投入探討基本之半導體增益介質動態機制或更為實用之超快雷射之應用研發。
具共振週期增益複雜化合物半導體結構之光電研究
(2013)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系（所）
具共振週期增益複雜化合物半導體結構之光電研究
(2014)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系（所）
具應變之0.808UM高功效半導體雷射
(1998)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
分子束磊晶所長III-V氮化合物半導體之光電研究
(1999)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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交通大學電子物理系
化合物半導體微共振腔偏極化激子之光電研究
(2009)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系(所)
本計劃為一新提三年計劃，我們將探討光與物質作用下所形成之微共振腔極化激子(microcavity polariton)及 indirect excitons in coupled quantum wells之特性，並探討其形成波色－愛因斯坦凝聚態之可能性(Bose-Einstein Condensation)。微共振腔極化激子及Indirect Excitons均是目前最被看好可於數K 之溫度下形成固態BEC。微共振腔極化激子係因半導體量子井內激子與共振腔光子耦合成為等效質量極小之半光/半物質Quasi-particle，而Indirect Excitons則是因電子與電洞分別在不同但又耦合之半導體量子井內，生命期大幅增長之故。我們將使用MBE長晶系統成長微共振腔結構及coupled quantum wells並製作測試元件。量子井激子發光波長與微共振腔模態之detuning 將是實驗重要參數，嘗試在低溫下與pumping 配合找到形成固態BEC之條件。我們會特別注意大角度圓環狀之輻射及其近場coherent 特性，並觀察其是否有臨界點及特定之光偏振態出現。這些特性都是與BEC波函數直接相關，故可以其作為BEC出現之重要檢驗依據。以我們過去在VCSEL 及相關coherent patterns 多年之經驗，相信必然可在microcavity polariton及Indirect Excitons方面獲得不錯之成果。
化合物半導體微共振腔偏極化激子之光電研究
(2008)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系(所)
本計劃為一新提三年計劃，我們將探討光與物質作用下所形成之微共振腔極化激子(microcavity polariton)及 indirect excitons in coupled quantum wells之特性，並探討其形成波色－愛因斯坦凝聚態之可能性(Bose-Einstein Condensation)。微共振腔極化激子及Indirect Excitons均是目前最被看好可於數K 之溫度下形成固態BEC。微共振腔極化激子係因半導體量子井內激子與共振腔光子耦合成為等效質量極小之半光/半物質Quasi-particle，而Indirect Excitons則是因電子與電洞分別在不同但又耦合之半導體量子井內，生命期大幅增長之故。我們將使用MBE長晶系統成長微共振腔結構及coupled quantum wells並製作測試元件。量子井激子發光波長與微共振腔模態之detuning 將是實驗重要參數，嘗試在低溫下與pumping 配合找到形成固態BEC之條件。我們會特別注意大角度圓環狀之輻射及其近場coherent 特性，並觀察其是否有臨界點及特定之光偏振態出現。這些特性都是與BEC波函數直接相關，故可以其作為BEC出現之重要檢驗依據。以我們過去在VCSEL 及相關coherent patterns 多年之經驗，相信必然可在microcavity polariton及Indirect Excitons方面獲得不錯之成果。
化合物半導體微共振腔偏極化激子之光電研究
(2007)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系(所)
本計劃為一新提三年計劃，我們將探討光與物質作用下所形成之微共振腔極化激子(microcavity polariton)及 indirect excitons in coupled quantum wells之特性，並探討其形成波色－愛因斯坦凝聚態之可能性(Bose-Einstein Condensation)。微共振腔極化激子及Indirect Excitons均是目前最被看好可於數K 之溫度下形成固態BEC。微共振腔極化激子係因半導體量子井內激子與共振腔光子耦合成為等效質量極小之半光/半物質Quasi-particle，而Indirect Excitons則是因電子與電洞分別在不同但又耦合之半導體量子井內，生命期大幅增長之故。我們將使用MBE長晶系統成長微共振腔結構及coupled quantum wells並製作測試元件。量子井激子發光波長與微共振腔模態之detuning 將是實驗重要參數，嘗試在低溫下與pumping 配合找到形成固態BEC之條件。我們會特別注意大角度圓環狀之輻射及其近場coherent 特性，並觀察其是否有臨界點及特定之光偏振態出現。這些特性都是與BEC波函數直接相關，故可以其作為BEC出現之重要檢驗依據。以我們過去在VCSEL 及相關coherent patterns 多年之經驗，相信必然可在microcavity polariton及Indirect Excitons方面獲得不錯之成果。
化合物半導體微共振腔偏極化激子之光電研究設備
(2007)
黃凱風
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HUANG KAI-FENG
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國立交通大學電子物理學系(所)
本計劃為一新提三年計劃，我們將探討光與物質作用下所形成之微共振腔極化激子(microcavity polariton)及 indirect excitons in coupled quantum wells之特性，並探討其形成波色－愛因斯坦凝聚態之可能性(Bose-Einstein Condensation)。微共振腔極化激子及Indirect Excitons均是目前最被看好可於數K 之溫度下形成固態BEC。微共振腔極化激子係因半導體量子井內激子與共振腔光子耦合成為等效質量極小之半光/半物質Quasi-particle，而Indirect Excitons則是因電子與電洞分別在不同但又耦合之半導體量子井內，生命期大幅增長之故。我們將使用MBE長晶系統成長微共振腔結構及coupled quantum wells並製作測試元件。量子井激子發光波長與微共振腔模態之detuning 將是實驗重要參數，嘗試在低溫下與pumping 配合找到形成固態BEC之條件。我們會特別注意大角度圓環狀之輻射及其近場coherent 特性，並觀察其是否有臨界點及特定之光偏振態出現。這些特性都是與BEC波函數直接相關，故可以其作為BEC出現之重要檢驗依據。以我們過去在VCSEL 及相關coherent patterns 多年之經驗，相信必然可在microcavity polariton及Indirect Excitons方面獲得不錯之成果。