奈米壓電半導體與金屬奈米電漿子於可調控式隨機雷射之研究

隨機雷射（random laser）是透過光子在增益介質內散射而形成光學放大回饋，藉此來達到誘發輻射的一種獨特光源，並已在多樣的材料系統中，都可發現該特殊的物理光學現象，有相當潛力應用在醫學檢測與影像、照明、敵我識別與感測等技術。儘管隨機雷射的應用十分廣泛，但因為它沒有反射鏡構成共振腔體或牽涉其他複雜光學元件於其中，是以隨機雷射的光學特性如輸出光譜、雷射模態、光學偏振等特性也相對不容易調變，大幅地限制它的應用領域。本研究計畫主要探討由氧化鋅奈米線（ZnO nanowires）所組成的無序光子散射體，其中增益介質所激發之輻射光子，它的平均傳輸自由路徑（transport mean free path）可藉由改變可撓式聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）基板的曲率半徑來調控―『從而形成一種閥值可調變的隨機雷射光源。換言之，我們所開發之新穎隨機雷射，可由簡單機械彎曲，即能有效且重複地控制其雷射閥值與輸出光譜』。最重要地，本研究所開發之曲率可調隨機雷射也首次應用於活體生物成像（in-vivo biological imaging），並能有效地抑制散斑雜訊（speckle noise），得到清晰血管照影影像。這研究成果有相當潛力於穿戴式醫學監控生理參數、生理感測器或是應力監控器，並可為其他類似具無序奈米結構之光電元件，提供另一種新應用的啟發。 另一方面，可撓曲式顯示器、可折疊式手機和個人健康監控設備等等可穿戴消費電子產品的廣泛應用，是近年來促進軟性和可拉伸光電元件的開發迅速發展的主要因素。我們所開發之隨機雷射光可以通過撓曲基板來選擇性地產生雷射光輸出，控制使其在高於或低於臨界閥值的激發狀態下產生不同的自發或是誘發光譜，藉此來反推判斷該撓曲基板所被施予其中的應力大小，使我們本計畫的相關學術研究內容，獲得相當的產業利用價值。