| (1) 飛秒雷射 |
飛秒雷射能產生飛秒（10-15second）等級的光脈衝，是進行非線性光學實驗與超高時間解析度研究的重要工具。本實驗室目前運作的雷射包括自行建置的兩套鉻貴橄欖石（Cr:forsterite）雷射、三套商用的鈦藍寶石（Ti:sapphire）雷射以及一套商用的光參震盪器（Optical Parametric Oscillator）。
三套商用的鈦藍寶石雷射，波長範圍在700nm~900nm，輸出功率可高達1.5 W，脈衝寬度最小可至30fs，重覆率最高可達2GHz。經過二倍頻晶體轉換，可以產生350nm~450nm的UV藍光脈衝光源，搭配光參震盪器可以產生1 mm ~ 2mm的波長。
自行建置的鉻貴橄欖石雷射能產生1230 nm中心波長的100飛秒脈衝，在110MHz脈衝重覆率操作之下，輸出功率可達300~500mW。目前實驗室使用雙啾頻鏡（double-chirped mirror）的方式已經能成功的將共振腔小體積化，以此為基礎，未來因應臨床醫學的用途，本實驗室將陸續建置更便於攜帶以及穩定度更高的高功率鉻貴橄欖石飛秒脈衝雷射。 |
| (2) 超快雷射電場量測技術 |
| 因為電子儀器的反應速度趕不上飛秒等級的光場變化，因此為了取得雷射脈衝的完整資訊（強度與相位），本實驗室利用三倍頻的非線性效應，發展了三階自相關的量測技術Triple-Optical Autocorrelation for Direct pulse shape measurement （TOAD）。根據脈衝三階相關函數的量測結果，可以用公式直接取得電場強度的形狀，同時運用Gerchberg-Saxton演算法，可以得回唯一決定的相位。 |
圖十三：以三倍頻為基礎之三階自相關脈衝電場量測結果。根據量測圖形，可在無須回授程式運算下，直接獲得電場強度隨時間之分布。
|
| (3) 超快光子晶體光纖光源 |
| 光子晶體光纖可以將雷射光侷限在微小的面積上傳導，當功率越來越高時，就會開始有自相位調變（self-phase modulation）的三階非線性效應產生，而當光纖中的色散與自相位調變達到平衡時，就會產生光孤子（soliton），光孤子的特性是在傳播時不會因為色散的影響而拉寬脈衝寬度。本實驗室運用光孤子及拉曼散射（Raman scattering）所造成的自致紅位移 self-frerquency shift，在1230 nm的鉻貴橄欖石雷射激發下，可以產生1200~2200 nm的光源，其波長可以透過長度與入射極化來調整，提供一個頻率可以大範圍調整的脈衝雷射光源。目前在國科會贊助下，本實驗室正研究光子晶體光纖之超快反應，並將此結果用於控制飛秒光傳播與生物應用。 |
| (4) 寬能隙發光半導體元件之超快載子動力學研究 |
| 半導體材料中，載子動態特性對於電子、光電元件的性能扮演極關鍵的角色。本實驗室利用飛秒雷射技術探討載子在極短時間尺度內的動態行為，例如載子與聲子之間的交互作用；單量子井輻射放光過程；室溫激子動力學研究；帶尾態超快載子動力學研究等。本實驗室為全球最早從事寬能隙發光半導體元件之超快載子動力學之團隊，並為相關研究之重鎮。近年來除了針對寬能隙的氮化鎵、氧化鋅從事相關研究，也從事新興紅外光通信波段材料，如氮化銦，的載子動力學研究。 |
|
|
