最新訊息:【青雲之志-光指引】專訪鄭木海教授

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  在可見光頻譜中,人的眼睛對綠光最為敏感。不論是在光學定位、指引、生醫實驗或是可見光通信領域之中,綠光總是扮演了重要的角色,故在光電半導體技術初登場的時候(~1960),科學家對半導體綠光雷射及發光二極體的渴求從未止息。當時由於寬能隙的p-type氮化鎵材料尚未成熟,通常使用氮摻雜的磷化鎵(GaP)作為綠光材料(1970年代由Hewlett-Packard Company的科學家提出),然而此種材料綠光增益不夠,很難使雷射現象發生,科學家便把注意力轉移到傳統的固態雷射架構。

註:本次專訪由本學會副秘書長,國立中央大學光電科學與工程學系許晉瑋教授擔綱。在此特別感謝副秘書長為本次專訪費心。

口述|鄭木海       採訪與撰稿|許晉瑋         校閱|曾雨欣

        固態雷射架構中的光學二倍頻晶體與雷射技術的結合在1970年代已經相對成熟,使用波長在1064 nm的Nd:YAG diode pump solid state laser(DPSS)加上腔內二倍頻技術,是當時綠光(532 nm)雷射的主流;然而,彼時大家對固態雷射的認知是「在光學桌的龐然巨獸」,輕微的風吹草動便會導致雷射失效,難以應用至民生需求。

  若要把這般複雜的雷射系統微型化並維持高水準表現,需要光學封裝對準、散熱、半導體雷射和固態晶體等等不同領域的人才通力合作,才有機會成功,而能夠協調多元領域的人共同前進的領導者,便在這個任務中扮演了極為關鍵的角色。

        這樣的「綠光」障礙,在2004年左右,終於由鄭木海教授所領導的技術團隊突破,研發出台灣第一個可商品化的微型綠光指示器模組,鄭教授也因為此項技術,榮獲台灣首位 IEEE Photonics Society “2010 Engineering Achievement Award” 。我們今天很高興能夠訪問到台灣的Mr. Green Laser 鄭木海教授,聽他分享人生的精采故事。

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今天很榮幸能夠採訪鄭老師。可以先請鄭老師簡單介紹一下自己的故鄉、成長背景與童年回憶嗎?

        我是彰化市人,小時候家裡做些小生意維生,家境並不富裕。

        我出生於第二世界大戰結束的前一年(1944年),台灣當時被日本統治,而美國跟日本為敵對國家,美國的軍機經常來轟炸隸屬於日本的台灣,聽聞父母常常需要抱著幼時的我到鄉下疏散避難。

        我的童年由於適逢戰後,民生凋敝,那時的生活可說過得貧窮又緊張。

可以請鄭老師分享自己求學生涯中印象最深刻的課程或是老師嗎?求學生涯中有什麼有趣的故事?而又在什麼機緣下,促使您決定走上光電這條路呢?

        我大學念的是私立淡江大學,當時的老師大部分是其他國立大學教授兼任,師生互動不頻繁。碩士則為清大物理研究所,我的指導教授是蔣亨進教授,主要是從事高能物理的研究,那時清大物理系正值草創時期,因此有機會跟第一屆清大物理系的學生在四年級時一起修習化學課。

        碩士畢業後,我曾回淡江母校擔任為期三年的物理系講師,在物理系任教的期間,還教導過吳茂昆院士,他往後曾任國家科學及技術委員會的主委。而在這段教職生涯中,我發覺自身所學不足,又正好爭取到美國Oklahoma State University物理系博士班的獎學金,便決定在1974年遠赴異鄉攻讀博士學位。我博士班的指導教授是 H. Larry Scott,主要從事生物物理研究,那時光纖通信才剛問世,算得上很新穎的領域。

        我在博士班時,有幸修了一門光纖通訊課程,對這個新興領域產生了濃厚的興趣,後來也因此轉換跑道,往光通訊研發路上前進。

        除了讀書之外,因為美國校風自由奔放、人文薈萃,求學過程也發生了許多印象深刻的事情:例如不分男女,學生們會在學校慶典集體裸奔慶祝,這在國內是很難想像的;那時也認識了一些在海外追求台灣民主自由的留學生,聚會時,大家都如同脫韁野馬般,自由自在地暢所欲言。

        此外,我們學校位於鄉下地區,地廣人稀,學校甚至會分一塊土地給每位留學生家庭,鼓勵我們種植蔬果,另外由於該州位處內陸,較難買到新鮮水產,我們也很常利用假日閒暇時間去釣魚,達成了真正自給自足的生活。

請問鄭老師人生的第一份工作為何?有什麼有趣的故事嗎?

        1978年美國博士班畢業後,由於自身對光纖通信的濃厚興趣,第一份工作便是回到台灣的中壢中華電信所研究所,擔任光纖通信研發,然而又逐漸察覺自己的研發能力尚需精進,兩年後我又回到美國學習,分別在三個不同研發單位工作,從事半導體雷射的開發。

        第一家是 General Optoelectronic。這家公司是世界首家通信波長半導體雷射公司,其創辦人是台大電機系畢業的黃呈嘉博士;我在中華電信任職的期間,透過顧問林清隆教授的介紹認識了黃博士,也因此獲得這次工作機會,當時我負責用LPE成長1.55 mm的FP半導體雷射。

        1984 年我轉往 Rockwell ,開始研究1.31 mm 的DFB 雷射研究,這一入職就是十一年,而後我又換了一間公司,從事被動元件(coupler)的研究。

        在美國業界完整的歷練,讓我對光通的被動到主動元件的研究都相當了解,也幫助我在未來對綠光固態雷射的研究能夠駕輕就熟。  

請問鄭老師當初是在什麼機緣下回台灣創立研究團隊呢?團隊是如何邁向成功之路的?

        儘管在美國事業有成,但我心中對回台灣教學與從事研究工作的熱誠絲毫未減;1994年,我五十歲的時候,應邀回到南部的國立中山大學,擔任第一屆光電所所長。

        回國前夕,我向前交大祁甡教授和UCLA劉佳明教授請教,我該如何切入光纖通信研究領域呢?他們認為高雄為國內南部光電封裝重鎮,因此待我回到中山大學之後,研發領域應當選擇光電構裝技術(Photonics package Technology)研發,才能與南部產業匹配。

請問鄭老師在佈滿荊棘的研發之路上,有什麼自豪的研發成果呢?

        我在職場上最自豪的成果有兩項。

        其一是不負前輩的建議與期望,由我帶領的固態綠光雷射團隊獲得了2004年國科會第一屆「傑出產學合作獎」。我們的研發產品為綠光指示器,在研發過程中,台大的黃升龍教授可說是真正的主角,他十分了解這種雷射的核心技術,感謝他的鼎力相助,才讓當時的團隊能夠獲得此項殊榮。

        後來國科會將傑出產學獎與傑出研究獎合併為傑出研究獎,我們進一步將此技術技傳授給台灣第一家自製固態雷射公司——方礎光電科技,推動此技術的商品化。後來這項研發成果,也讓我成為台灣首位獲得IEEE光電學會光電工程成就獎(IEEE Photonics Society, 2010 Engineering Achievement Award)的人士。

        其二是我力邀身在美國Bell Lab.的張道源博士返國,創立了中山大學的「光電聯合研發中心」,此中心不但具備了完整III-V 族光電半導體製程,也促使中山大學成功轉型為研究型大學。

鄭老師對現在的年輕人和我們學會有什麼建言和期許呢?

        對年輕人有下列三項建言:

  1. 多交同儕(peer),也就是朋友與同事。跟同儕廣結人緣,保持良好的人際關係,必要時便有機會獲得他們的幫助。
  2. 研究是長期的工作,建議養成運動習慣,以維持健康的身心,並且不要忘記關心、照顧家庭,每週都要分配時間給家人與子女。在這裡我要特別感謝内人郭秀珠,在我專注於國內外研究時皆給予長期穩定的支持。
  3. 期待獎項獲獎人或國際會士逐漸年輕化,使得得獎人和會士能夠發揮較長久的邊際效益,持續深化學術或產學研究。

鄭老師平時除了研究外,有什麼興趣和嗜好呢?

        我喜歡散步或爬山運動。下方為在中山大學舉辦OPTIC(2000年),我攜同光電界同事、好友於早上六時出發,花了來回兩個小時,攻頂柴山少女峰的照片。

        照片從右至左分別為UCSB葉伯琦教授、中山高甫仁教授、成大蘇炎坤教授、中山賴聰賢教授、本人、成大李清庭教授、工研究光電所所長劉容生及台大王維新教授。

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光電群英聚於柴山少女峰(攝於2000年,中山大學舉辦的OPTIC會議)

註:本文將刊載於第160期光學工程季刊。(2024.3月號)

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