學術研究
本系光通訊的研究包括光連結、矽光子學、薄膜濾波器、積體光學與光纖系統整合。由於未來電腦之間與其週邊連結技術將大量使用光通訊，因此光連結成為重要的未來發展的課題。另外，未來電腦內部之積體電路亦將使用光連結技術傳遞訊息，而積體電路又是以矽為基材之元件，因此以矽為基材的矽光子學成為重要的發展課題。以上兩研究方面，本系伍茂仁教授已成立公司提供國際大型網路公司下一代網路所需之高速傳輸系統。在積體光學方面，本系擁有各種波導元件之材料製程技術，包括Si、LiNbO3、polymer等。可製作的元件除傳統波導外，亦包括：Si晶體45鏡面耦合器、modulators、directional couplers、中空波導等。而本系李正中教授帶領之薄膜中心，擁有各式商用薄膜濾波器之設計與製程技術。在光纖系統整合方面，本系擁有光收發系統之積體化整合技術，可應用各式光通訊之系統中。
參與教授
| 姓名 | 職稱 | 學歷 | 研究興趣 |
| 陳啟昌 | 特聘教授 | 法國法蘭西康德大學工程科學博士 |
光子晶體之理論分析、並應用製作於LED、太陽電池、顯示器等元件、微光學元件與系統、光纖通訊用之被動元件 |
| 張殷榮 | 教授 | 美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)電機工程博士 |
奈米光電轉換物理與元件、表面電漿子積體光學、波導光學、光柵繞射、光電電磁理論與計算、短距離高速光連結、微波陣列天線 |
| 戴朝義 | 教授 | 英國南安普敦大學光電研究中心博士 |
積體光學、非線性光學、雷射物理、超快現象 |
| 王培勳 | 副教授 | 美國普渡大學電機博士 |
光矽微共振腔，光學梳，超快光學，脈衝整形及任意波產生，光學通訊 |
| 蔡秉儒 | 助理教授 | 國立臺灣大學物理學博士 |
量子光學, 原子分子與光學物理, 量子通訊 |
研究成果摘要
陳啟昌
陳啟昌教授的研究主要研究主題為光子晶體、微光學、奈米光學及LiNbO3積體光學元件之設計、製作與量測。
液晶波導之開發
我們利用本實驗室所開發之中空波導，灌入液晶之後，量測其波導特性。在波導加上電壓調變液晶指向之後，由波導一端輸入白光，輸出端可由白光變為橘光、綠光與黃光。
(a) (b)
圖1 (a) 填入液晶之後之中空波導示意圖 (b) 電壓調制後的波導的輸出光譜
伍茂仁
伍茂仁教授，主要研究內容聚焦於矽基光連接(silicon-based optical interconnect)技術，研究可區分為：
(1) 自由空間光連接技術 (free-space optical interconnect)，以光纖為傳輸媒介，運用於板上光連接(on-board optical interconnect)，如雲端機房伺服器、電腦周邊、電視內部及手機內部等光學訊號連接。
(2) 導波光連接技術 (guided-wave optical interconnect)，以波導為傳輸媒介，運用於單晶片光連接(on-chip optical interconnect) ，如多核心運算器(multi-core CPU)所需核對核(core-to-core)及核對記憶體(core-to-memory)光學訊號連接。
自由空間光連接技術，是利用具矽基45°微反射面(silicon-based 45° micro-reflector)之矽光學平台(Silicon Optical Bench, SiOB)，發展光連接模組技術。
其中光連接論文“Monolithic integration of elliptic-symmetry diffractive optical element on silicon-based 45°micro-reflector”，如Fig. 1所示，將繞射光學元件與矽基45°微反射面單石積體化(monolithic integration)整合在矽光學平台上，開發出具有90°光路轉折及聚光之矽基光學元件。此研究成果於2009/12/01獲得Laser Focus World 期刊以“Combined reflector and DOE couple light into or out of optical circuit”專文介紹。
Fig. 1.
以具矽基45°微反射面之矽光學平台技術，整合面射型雷射、光檢測器及積體電路，成功開發出如Fig. 2之無耦光(optical coupling)元件之矽基光連接模組“Compact and passive-alignment 4-channel × 2.5-Gbps optical interconnect modules based on silicon optical benches with 45° micro-reflectors”。此研究成果於2012年10月為科學人雜誌，選為台灣近年來十大科學突破，並以“以光取代電，大幅提高傳輸速度”專文介紹。
Fig. 2.
第二類研究：
導波光連接技術，是利用光波導(optical waveguide)整合具矽基45°微反射面之矽光學平台，提出導波矽光學平台架構(Guided-Wave Silicon Optical Bench, GW-SiOB)，發展單晶片光連接模組技術。
在單晶片光連接已完成之核心技術，包括：
(1) SOI波導三維光路開發：如Fig. 3所示，實現三維光路之SOI波導，成果發表於“SOI-based Traperzoidal Waveguide with 45° Microreflector for Noncoplanar Optical Interconnect”, Optics Letters, vol. 27, pp. 782-784, Mar., 2012.
Fig. 3.
(2) 具導波矽光學平台架構之光連接發射端模組：如Fig. 4所示，這是一個具三維光路且可低電流(<10mA)工作之之光連接發射端模組，其傳輸速度為每通道 5 Gbps。成果發表於“Optical Interconnect Transmitter Based on Guided-Wave Silicon Optical Bench”, Optics Express, vol. 20, pp. 10382-10392, Apr., 2012. 2013年，如Fig. 5所示，實現包含發射端IC、VCSEL、波導光路及PD之完整晶片上光學連接模組之發射端，傳輸速度達到每通道10 Gbps，是目前最快速之矽波導單晶片光連接模組。成果發表於“Three-dimensional integrated optical interconnect with laser and photodetector on SOI substrate”, MOC'13, 18th MicroOptics Conference, Tokyo, Japan, 27-30 Oct. 2013. 獲得“Best Paper Award” 。
(a)
(b)
Fig. 4.
(a) (b)
Fig. 5.
(3) 運用於單晶片光連接之具45°矽微反射面之聚合物波導光路：如Fig. 6所示，在矽晶片上實現具45°矽微反射面之聚合物波導光路。成果 “45°-Mirror Terminated Polymer Waveguide on Silicon Substrate”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 25(2), pp. 151-154, Jan., 2013.
(a) (b)
Fig. 6.
(4) 運用於單晶片光連接之具45°矽微反射面之聚合物波導光路：如Fig. 7所示，在矽晶片上實現1×2垂直分光之聚合物波導光路。成果 “Polymer-Waveguide-Based Optical Circuit With Two Vertical-Transition Output Ports Realized on Silicon Substrate for Optical Interconnects”, IEEE Photonics Journal, 5(3), pp. 7901108, June, 2013.
(a) (b)
Fig. 7.
戴朝義
戴朝義教授的研究主要研究主題為超快雷射、積體光學元件應用與設計等。
張殷榮
張殷榮教授在光通訊方面的研究，主要為在硬式與軟式基板上建構高速光連結系統技術，內容涵蓋積體光學元件之理論計算與數值模擬，高速印刷電路板之設計與布局，傳輸特性之系統模擬評估、製作與量測等。
圖2 平行化高速(10 Gb/s)光連結系統之系統模擬
