2023年台北國際光電週(Optics/OPTO Taiwan)10月底展出，以「前瞻技術創新」為主題，包括化合物半導體、矽光子與雷射通訊、光電檢測、精密光學等前瞻技術與應用為主。成立超過20年的清大光電研究中心，聯合五個跨院系所研究團隊參展，透過利用光電技術的前瞻研究，並結合產業發展趨勢，整理多項具備商業化價值的技術與業界交流。
高速脈衝雷射具高時間解析度
2023年的諾貝爾物理獎，頒給阿秒光脈衝研究團隊，「阿秒」是10的負18次方秒，隨著半導體技術持續進步有許多元件需要在奈米世界中快速運行，例如電腦記憶體、控制器，都需要快速控制電子的移動，阿秒光脈衝有助於材料科學的發展，預期會讓半導體元件性能更進步。過去全世界最短的光脈衝極限在5飛秒左右，大約是百萬億分之一秒，2001年之後科學家發展出阿秒光脈衝，有更高的時間解析度，能解析電子在奈米世界的運動行為，更深入了解由電子主導的物理機制。
高速雷射扮演基礎技術可以協助多項新興技術的發展，清大光電研究中心主任楊尚達(圖1)表示，飛秒雷射(Femtosecond Laser)是指時域脈衝寬度在飛秒(10-15秒)量級的雷射，飛秒雷射屬於脈衝雷射(Pulsed Laser)，由於此類型的雷射並非只涵蓋單一波長的雷射光，因此會使用中心波長來描述它的雷射光頻率。飛秒脈衝雷射通常利用鎖模技術來實現。
高速雷射可協助許多先進技術的發展，清大光電中心參與台北國際光電週，楊尚達說明，展示包括：半導體檢測、生技領域應用的MPC、光譜檢測系統、SRS系統；綠能領域的鈣鈦礦全彩LED；生技領域的生物組織澄清技術、生物造影；綠能領域的光產氫裝置；雷射應用的LED-Pumped Lasers。
前瞻研究成果準備開花結果
楊尚達表示，MPC、光譜檢測系統、SRS系統使用泵浦-探測(Pump-Probe)技術，是一種用於測量超快現象的方法，當泵浦光照射到樣品上時，會引發各種物理現象，例如電子躍遷，經過由光學延時線控制的時間延遲後(Delay)，探測光束照射到已受泵浦光影響的樣品上，此時可測量樣品的穿透率和吸收率變化。透過觀察時域中的探測光訊號，可以獲得受激發樣品在衰減過程中的超快動力學資訊。實驗上，使用可調色濾光片(TCFs)來調整泵浦光的中心波長以及頻寬，並透過自架的高速光譜儀，紀錄探測光束在不同時間延遲下的二維圖譜，以此解析樣品的動態行為。
而鈣鈦礦量子點具有優良的光物理特性，如色純度高、光致發光量子產率高。此外，相較於III/V族半導體量子點僅能透過篩選粒徑大小調整放光波長，鈣鈦礦量子點只要透過改變組成成份即可調色。清大材料科學系林皓武教授研究團隊利用簡易的「配體優化離子交換法」，將室溫噴霧合成法得到的有機鈣鈦礦量子點與不同配體進行反應，合成的鈣鈦礦量子點在RGB三種色光下皆具有超高色純度與高量子產率。
在生物組織澄清技術部分，顯微影像是人類理解生物體內不同成分組成，疾病如何影響生理環境的重要依據。清大生醫系朱麗安教授研究團隊開發了一系列高速、高解析的顯微影像設備，以及多重免疫染色技術，藉此能獲得高解析度、三維完整的多色顯微成像，脫離了病理切片的瞎子摸象時代，讓組織內的多重宇宙一覽無遺。
光產氫裝置在使用光催化劑來產氫時，海水中的大量鈉鹽常附著在光催化劑的表面，令產氫效率大打折扣。清大化工系周鶴修教授研究團隊將冠狀醚導入高分子催化劑結構，抑制鹽類引起的聚集現象，讓光催化後產生的電子順利與氫離子結合還原為氫氣。使用該技術產氫速率明顯提升，從每克催化劑每小時產生15.5毫莫耳的氫氣，提升到39.2毫莫耳，氫氣產量達到原先的2.5倍以上。
最後，太赫茲極限雷射(THz-band Extreme Laser)利用超短脈衝雷射激發產生THz電磁脈衝。上述技術都與高速飛秒雷射技術有關，楊尚達強調，透過超高時間解析度脈衝，可以推進許多技術目前發展上的瓶頸，過去數十年，台灣在半導體製造領域取得巨大成就，應該持續投入更多前瞻技術的研究/開發，協助台灣的半導體與高科技產業，從技術上建立下個階段領先的基礎。
