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使用鈮酸鋰鐵電模板製作波導表面增強拉曼散射基板

為了解決雷射切割機功率對照表的問題，作者劉哲源 這樣論述：

本論文提出製作光波導結構在表面增強拉曼散射(Surface enhanced Raman scattering, SERS)基板上，用以取代高倍率物鏡聚光在銀奈米粒上激發侷域性表面電漿共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)，來提昇待測分子的拉曼信號強度。所提出的元件結構是製作在鈮酸鋰基板上，可同時將波導導光結構與製作銀奈米粒結構整合在單一基板上，使用時無需準備銀奈米粒溶液，藉由照射紫外光在基板上生成銀奈米粒，即可製作成SERS基板，且拉曼量測無需使用光學顯微鏡進行光學聚焦，具有：無需使用還原劑製作銀奈米粒、SERS基板可重複使用、多通道同時

進行檢測、量測系統體積大幅縮小、可攜至戶外檢測等特點。所設計的SERS基板結構包含有週期性退火質子交換區域和光波導結構。週期性退火質子交換區域可在基板表面產生靜電場，在紫外光照射下，可將硝酸銀溶液中銀離子還原生成銀奈米粒。在光波導結構中，論文中使用鋅擴散通道光波導和鋅擴散脊形光波導來進行導光，研究波導結構與波導寬度對於拉曼信號增強效果的影響。在各種鈮酸鋰光波導中，鋅擴散波導具有最佳降低光折變效應影響的作用，可容許較大的雷射光功率在光波導中傳播，由於拉曼信號正比於電場的四次方，愈強的光功率密度有利於增強拉曼信號的強度。實驗結果顯示，和通道光波導相比較，脊形光波導結構可產生較大的光場衰逝場，以激發

銀奈米粒的LSPR效應，因此可獲得較佳的拉曼信號增強效果。在波導寬度效應的研究中，使用的波導寬度有4 μm、6 μm、8 μm、10 μm，當波導寬度為6 μm時，可產生最強的拉曼峰值強度。這是由於波導寬度太小時，傳輸光場的損耗增加，導致拉曼信號衰減變大；當波導寬度太寬時，波導中傳輸多模態的光場，各種模態光場干涉的結果使得衰逝場強度減弱，影響拉曼信號增強的效果。在波導寬度為6 μm的SERS基板上，使用Rhodamine 6G作為探測分子，其偵測極限可達1.58 × 10-9 M，增強因子為2.84 × 109。所提出的波導整合SERS基板的研究，對於未來SERS基板的進一步發展將會有很大的助

益。

應用於細胞捕捉之微米光纖探針設計與製造

為了解決雷射切割機功率對照表的問題，作者劉晏伃 這樣論述：

光鉗具有非接觸式捕捉之特點，能夠避免被捕捉物受接觸式夾具所造成的傷害，其 廣泛地運用於活體細胞及微小生物之研究。傳統的光鉗系統中，使用多種光學元件將雷射光束引入高數值孔徑物鏡內，整體系統龐大且光軸的調整相當耗時，本實驗系統以單根光纖取代多種光學元件，不僅克服上述缺點，亦不受環境光干擾，更有效地提高實驗效率。為了使光纖探針輸出端產生良好的聚焦光束，本研究設計出四種光纖探針，分別為圓尖、圓、弧尖及尖錐形，接著利用電腦數值模擬其光學特性。在光纖探針的製程方面，使用化學蝕刻與光纖熔接機來進行加工，製造出不同的光纖探針形狀，然後將光纖探針加入光學顯微系統中，測量並計算其 X 軸方向之捕捉力及捕捉效率。

實驗結果顯示捕捉效果受捕捉樣本之尺寸及材質影響，捕捉樣本為聚苯乙烯微粒時，圓形探針具最佳之捕捉效率為 28.5 %，此時探針輸出功率為 1.4 mW、光波長為 532 nm，並提供 1.8pN 的捕捉力。另外亦發現，更改雷射光源為 671 nm 時，捕捉效率隨之提升; 在紅血球之捕捉實驗中，弧尖形探針具最佳之捕捉效率為 15.5 %，此時輸出功率為 0.54mW 而光波長 為 671 nm，並提供 0.37pN 的捕捉力。本論文證實此光纖探針光學捕捉系統具備從混合溶液中篩選出單一樣本的能力。