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太赫茲源創新突破 本系新進教師楊尚樺助理教授揭密太赫茲科技
 
電磁波與現代人的生活息息相關。提到超音波會想到空間探測、微波會想到無線通訊、光波會想到照明、X光波會想到醫學成像。在微波與光波之間的太赫茲波(terahertz wave)呢?它帶來的貢獻是什麼呢?
 
太赫茲波應用的領域廣泛,例如:化學物質偵測、遠端透視偵測、超高速無線網路傳輸、生醫影像等。可惜的是目前太赫茲波段的研究能量遠少於其他波段,造成至今民眾依舊無法享用太赫茲波段帶來的便利性及獨特功能。本系新進教師楊尚樺助理教授致力於縮小「太赫茲斷層」,透過結合奈米科技、天線技術、電漿子與光電物理,不斷突破太赫茲源的轉換效率,在太赫茲領域持續開疆闢土。楊尚樺於美國密西根大學獲得電機博士學位,亦是清華大學電機系96級畢業系友。今年正式加入清華大學電機系,回母校及母系服務,將其寶貴的知識及經驗傳授給學弟妹。
 
 
楊尚樺老師2016美國聖地牙哥高通總部Qualcomm Innovation Fellowship Competition(高通創新競賽)決賽現場分享超高速太赫茲無線通訊系統(ultra-high-data-rate terahertz wireless communication systems)
 
 
「第一次接觸到太赫茲科技就愛上它了!居然有一個這麼特殊的電磁波波段可以同時幫助我們做到『透視』和『化學分子識別』。」楊尚樺說。此意味著可以透過太赫茲波遠端透視物件,或是監控化學與生物機構反應,甚至以非侵入方式進行初期癌症病灶診斷。此外,更可以在太赫茲波上加載訊號,享受比現在快上數萬倍的無線網絡。
 
 
 
楊尚樺老師示範操作太赫茲量測系統
 
楊尚樺表示,若要將太赫茲波應用貢獻於消費端,關鍵則在於如何量產可攜式太赫茲系統,但此技術仍具相當的挑戰性。因為目前太赫茲系統的核心「太赫茲源(terahertz source)」,普遍存在低太赫茲輸出功率、極低轉換效率、高成本和結構複雜等重大問題,大幅限制了現有太赫茲系統的實用性,使得民眾難以享受太赫茲波帶來的獨特應用。楊尚樺與其前團隊已透過整合現有雷射、電漿子、光電物理、天線以及奈米科技,成功研發出極寬頻太赫茲源(broadband terahertz source),並將其光至太赫茲轉換效益提高至傳統元件的千倍以上。此外,更成功實現超寬可調頻率窄頻太赫茲源(broad-frequency-tuning-range, narrow-spectral-linewidth terahertz source)。在1THz頻段,此窄頻太赫茲源的輻射功率可達前世界紀錄的三倍。楊尚樺研究團隊研發出的太赫茲源具有高效能、高功率、可攜式、可與半導體雷射整合、可室溫操作等優異特性。此種可攜式高功率太赫茲源對於下一代即時化學探測系統、醫療透視影像系統、超高速無線網路系統以及軍事探測等系統將有突破性的影響。
 
光電導太赫茲源(圖由楊尚樺老師提供)
 
楊尚樺在學術領域上表現傑出,近年來榮獲IEEE天線與傳播學生論文獎決選(2016)、美國密西根大學Rackham暑期研究獎(2015)、教育部留學獎(2015)、IEEE天線與傳播協會博士研究獎(2014)、SPIE光學與光子學教育獎(2012)、美國密西根大學Rackham研究生獎(2011)等國內外學術殊榮。在商業競賽方面,楊尚樺曾帶領團隊進入2016年高通創新競賽決賽,在高通聖地牙哥總部分享其超高速太赫茲無線通訊系統(ultra-high-data-rate terahertz wireless communication systems)。同年,楊尚樺更以年輕科學家身份受邀至第66屆林島諾貝爾獎得主大會,與30名諾貝爾獎得主、世界各地年輕學者、業界巨擘一同交流基礎科學、教育、環保、領導等重要議題。
 
 
楊尚樺助理教授研究團隊網站如下:
 
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