最新訊息:【臺灣光纖通信的先行者】祁甡教授

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祁甡教授現為國立陽明交通大學光電工程學系和元智電機工程學系榮譽退休教授。本期專題邀請四位學者分別撰文敘述祁教授對開啟臺灣光電學門的努力、在學術界與產業界的貢獻、和對學生的言教身教。由這幾篇文章,祁教授不僅啓蒙臺灣光電,也是人文和理性兼具的典範。

註:本專訪感謝四位師長撥冗撰文,特別感謝元智大學電機工程學系溫盛發教授費心統整。

周勝次博士 華光交通號誌器材股份有限公司 董事長
賴暎杰博士 國立陽明交通大學光電工程學系 教授
溫盛發博士 元智大學電機工程學系 教授
徐銓博士 擎寶科技(Labfront)研究員

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祁甡老師之英姿

 

臺灣光電啓蒙者 祁甡教授

周勝次博士 華光交通號誌器材股份有限公司 董事長

2023/12/11

        本人於民國六十三年受聘國立交通大學工學院電子物理系担任教職,認識祁甡教授。得知祁甡教授從事光纖光學教學研究多年,可說是光纖光學的先驅。繼之暸解到祁甡教授是臺大電機系畢業,高中時與丁肇中(諾貝爾物理獎得獎者)是建中同班同學。臺大畢業後,考入國立交通大學電子研究所,獲得電子碩士學位,再赴美國紐約理工研究院(Polytechnic Institute of New York)獲得博士學位。回國後,於民國六十一 ~ 六十二年担任電子物理系系主任,並於六十二年八月至六十六年担任電子研究所所長。

        祁教授熱心光電學門的研究,更關注我國光電業之前途與人才培育,並常常在一起討論交通大學在光電之研究人才培育及我國在光電工業之發展。經多次相聚,本人得知交通大學工學院曾多次向教育部申請在工學院內成立光電方面的所及學系,但均未能經教育部核准。筆者從事國內液態晶體研究,正好液晶亦是光電學門。故于祁教授之多年努力,心有戚戚焉。於是志趣心願相同下,我們分頭努力。本人有幸多次承蒙李國鼎先生(時任行政院政務委員兼科技組召集人)大力支持,在科技會議納入「光電」作為討論議題,並最後獲得教育部核可。於民國六十九年成立光電研究所,為國內第一個光電研究的學術單位。因本人與祁甡教授及交大電子所與電子物理系同仁的努力,開啟國內光電研究之先驅。而作者本人亦很榮幸受聘為光電研究所的第一位所長。

 

祁甡老師對交大光電之貢獻

賴暎杰 博士 國立陽明交通大學光電工程學系 教授

2023/12/18

        交大光電所成立於1980年,我則是於1991年到交大任職。當時在研究領域上祁甡老師應該是與我最接近的一位資深老師,都對光固子(optical soliton)的理論研究有主要的興趣,自那時起我與祁甡老師即有許多共同討論與處理事情的機會。值此專刋的良緣,把我在交大光電四十週年慶專輯中的文章稍作刪補,略述一些與祁甡老師有關的往事來共同回味,也順便記錄一些個人觀感。

        在1991年時,交大光電所的主要空間仍是在光復校區科學一館及科學二館的一小部分,隸屬於理學院。當時較大型的研究計畫還沒那麼普及,大部分老師們只能靠國科會的個人計畫來建立實驗室及研究環境。即便如此,到了2000年左右,交大光電所包括祁甡老師在內的幾位資深老師仍都已在其各自的研究領域中建立起足夠的研究聲譽與知名度,在國內光電界中可算是立於領先的地位。此時光電所已由理學院轉到電機學院,主要空間也由科一館移到工五館,不過各實驗室分散於地下室及二、四、五樓,不是很理想,但至少還有基本空間可以用來發展。這十年間交大光電所基本上維持著十幾位教授的規模,每年有十幾位博士班學生入學,碩士班學生幾十位,未來該如何持績發展就成了當時幾位資深老師們的思考問題。在這些資深老師當中,祁甡老師應該是思考最深入、最全面、也最積極來促成發展契機的一位老師。

        2000年左右,光電所的老師們終於等到了加速發展的機會。教育部推動為期四年的大學學術追求卓越發展計畫,讓各大學提案來進行競爭。在當時要獲得校方支持對外提出這樣的大型光電計畫,在全國各大學代表團隊的競爭中脫穎而出並獲得補助,是件很不容易的事情,計畫的主持人/共同主持人需具備足夠的學術知名度,團隊成員要有足夠好的研究紀錄與成果,也要有國際知名學者的支持與參與;此外像是良好的計畫規劃與執行、以及校方主管與國內同行專家的友善支持等條件都必須具備。交大光電的幾位資深老師們很早就注意到這些,在平時即帶著年輕老師們來累積發展基礎、廣結善緣、促進國際交流,加上祁甡老師有足夠的聲望,這才有辦法在這關鍵的時機掌握到國內第一波的加速發展契機。交大在卓越計畫的提案由祁甡老師擔任總主持人,光電相關領域的老師們大家齊心協力組成了極具競爭力的研究團隊,最終獲得教育部審核通過,與中央大學的計畫合併執行,四年有五億經費的補助,交大的經費佔2/3以上,也是當時唯一屬於光電領域的卓越計畫。透過這個大型計畫的研究經費挹注後,交大光電才能開始建立起幾個主要的研究群及實驗環境,包括雷射科技、光電半導體元件、光通訊等,在研究設備與研究成果上才開始能真正與國際上的研究群來作競合。繼卓越計畫之後,教育部及國科會陸續有後卓越計畫、頂尖大學計畫等大型計畫的推行,經費規模雖然越來越為遞減,但仍讓研究團隊能有機會來購置較大型設備及進行進階研究,研究能量可以持續累積。隨著大型計畫的較為普及,透過大型計畫以研究群的方式來共同發展,就成為加速研究發展的一個有效方法。交大光電在2000年就能開始這樣的發展模式,對之後二十年的進步有著重大的影響,祁甡老師一開始主持領導卓越計畫的貢獻居功甚偉。

        2000年到2010年這下一個十年間,有幾個關鍵事件相繼發生。第一件是透過國家矽導計畫的推動執行,交大光電在幾年間獲得了許多位額外教師員額,總教師數由原先的十幾位增加到現今的二十幾位,其中有些員額更指定為以顯示科技為主。因為有這樣的額外員額,交大光電才有辦法建立現今的教師團隊規模。第二件關鍵事件則是光電系大學部的成立。是否該成立光電系大學部在當時也引起了一些討論,最終老師們決定以小班的方式來培養光電專長的大學生。這個決定包含了老師們對大學部教學的承諾,希望能建立起具特色的大學部光電學程,這仍是我們從一開始就持續至今的努力方向。第三件關鍵事件則是交大光電搬到現今以交映樓及田家炳光電大樓為主的空間基地,終於有了集中的空間來整合發展,不再分散各地。在校內要蓋大樓是件很困難的事,包括經費的籌措,校方的支持,以及全校的足夠認同都必須具足才能成功。以田家炳光電大樓為例,田家炳基金會的熱心捐款是第一步,獲得校方的同意以及向教育部申請經費補助的過程中都碰到過許多困難,好在最終都能獲得許多貴人的幫助才得以一一克服。足夠的教師與集中的空間基地對系所的發展有著重大的影響,透過幾位資深老師們的持續努力,交大光電才有辦法在2005年左右具備加速發展的另外所需契機。其中田家炳光電大樓的興建主要仍須歸功於祁甡老師的願行,透過與田家炳先生及基金會的熟識才能獲得作為種子基金的捐款,後面的努力也才能逐步到位,終抵於成。

        這一段十年期間對我而言也是值得懷念的一段時光。1999年我在祁甡老師的建議下到工研院借調二年擔任光通訊組的組長,不同類型的工作讓我增廣了不少難得的經驗。我在學校實驗室中的鎖模光纖雷射研究也正要起飛,終於能有足夠好的結果來與國際團隊競爭,這些進展仍要歸功於因卓越計畫才能建立起的光通訊研究環境。這段期間,祁甡老師也指導了不少博士生來進行光通訊相關之研究,學生們也都卓然有成,在學術或產業上有很好的發展。記得有一次我同祁甡老師談到團隊成事的關鍵,「找到對的人來負責」是祁老師所強調的重點。就我的觀察,知人善任、鼓勵發展應是祁老師常作之事,佳惠後學𣎴在少數。

        2010年到2020年這最近十年間交大光電開始較明顯的世代交替,一方面是我們的年輕老師們在學術表現上已能卓然而立,受到肯定,另一方面則是資深老師們較密集地開始陸續退休。由於1993-2000年間我們幾乎沒有新聘老師,有陣子我們還擔心會有斷層,不過現在看來應已順利度過,年輕老師們的學術表現也頗令人放心。祁甡老師退休後仍經常會到學校,除了持續他喜愛的桌球運動外,也投入許多心思解析隱藏在中國詩文中的科學現象或原理,不時也在系尾牙餐會上以此為主題提供一些題目來與大家分享。祁老師多才多藝、交遊廣闊,退休後除了仍在光電學術界隨機建言,在更廣的人生領域中應也有更多的發揮。

        我在去年光電系畢業典禮中曾以如下的光電新解來祝福陽明交大光電系畢業學生都能有一個精彩光電人生:

        「光明前程— 了悟道理、安身立命;

        電能充沛— 培善積德、參贊化育。」

        現在回想起來,祁甡老師應是這樣精彩光電人生的最佳寫照,就用此來作為本文之結論。

直指本質 祁老師

溫盛發博士 元智大學電機工程學系 教授

2023/11/10

        筆者畢業於交通大學電子物理系72級(1983年)。早年系裡的電磁學是開設在二下三上。剛升上二年級時,直屬學長黃宜裕有天很興奮地提到祁老師。他在電磁學(一)學了一堆數學公式,但苦於不清楚意義。新學期換祁老師教電磁學(二),開學時應學長班上同學請求,重講一遍電磁學(一)。老師採取盡量不用公式的方式講解,反而讓學長懂得公式,電磁學也因此變得有趣了。這是筆者對老師的第一印象。物理公式可以分拆為物理和公式兩部分。前者是本質,後者是工具。要緊的是釐清物理本質,以及如何和為什麼可以用公式描述物理現象。

        1980年交通大學光電工程研究所碩士班成立,筆者於1983年考上。研一參加老師的一項關於金屬表面雷射燒蝕(ablation)產生的中性原子束速度分布之研究計畫,不過實際上是由陸懋宏教授指導實驗進行。迫於設備經費問題,實驗在1984年底暫停。1985年初改跟老師做理論論文,題目是光纖中的光固子(optical soliton)波長多工研究。這是當時老師的新想法,屬於光纖光學和非線性光學的跨領域問題。光固子是一種脈衝,利用光纖非線性的柯爾效應(Kerr effect)補償光纖色散,使得可以保持波形,從而提高信號傳輸率和傳輸距離。AT&T的貝爾實驗室在1973年提出光固子構想,但是欠缺產生適合光脈衝的雷射。直到1980年才以實驗證實,從此開啟光固子在光通信的應用研究。當時文獻中還沒有關於光固子波長多工通信的研究,師生兩人從Maxwell equations開始推導所需要的波動方程式。得到新的波動方程式後,首先發現不同載波光固子之間存在交互相位調變(cross phase modulation)[1]。這是老師做研究的特色,凡事從第一原理出發思考。

        1985年交通大學光電工程研究所博士班成立,筆者順利考上。除了繼續前述被迫暫停的實驗,也研究光固子波長多工的串音(cross talk),並協助指導學弟。光固子波長多工系列的一篇論文發表於美國光學學會的Optics Letters [2],是光電所首開紀錄在該期刊發表的論文。每周在研究室group meeting時,老師對所有議題不預設立場,真正的open discussion,得以深入議題本質,並有新意。實驗室的新研究方向有空間光固子(spatial optical soliton)、光纖中四波混合和相位共軛、拉曼光纖放大器、摻鉺光纖放大器、半導體雷射光放大器、光纖光柵、光纖感測器、光纖波長多工通信、和光載微波訊號等。由於曾榮獲國科會傑出研究獎(1994年),當選美國光學學會會士(1996年),和教育部學術獎(2000年),老師退休後仍主持國科會關於光通信的研究計畫。另外也在交大電物系和徐琅教授合作生醫研究。

        老師在學術上的重要貢獻很多,限於篇幅,只舉一項早期成果。研究主題是一般化的波動方程式。由Maxwell equations推導得到在波導中的波動方程式是雙向的。為了簡化描述光脈衝的波動方程式,通常只考慮單向,並做時域緩變包絡近似(slowly varying envelope approximation),得到文獻中常見的簡化版光脈衝包絡波動方程式。兩個相反方向行進的光脈衝之相對速度是光速,它們在非線性介質中的時域交互作用可以忽略。對於這個做了兩種簡化的光脈衝包絡波動方程式,老師認為只是為了方便,並非必然成立。考慮同調光脈衝在摻雜共振原子的柯爾介質中傳輸,直接求解雙向波動方程式,其中也不做緩變包絡近似,發現仍然有解析解[3]。與共振原子的交互作用產生自誘發透明(self-induced transparency)效應,光脈衝的群速度被顯著拖慢,並且引入色散。在雙向波動方程式中,與色散相關的項之係數隨群速度改變,這是簡化版波動方程式不能預測的。在適當條件下,發現可以有巨大的色散,使得在與柯爾效應的聯合作用下,存在極高功率的光固子解。研究成果發表於1993年的Physical Review A,並因此論文榮獲國科會傑出研究獎。這篇文章最重要的是開啟對波動方程式的一個新觀點,雖然簡化版光脈衝包絡波動方程式已被默認多年。例如,老師在一次國際會議中認識臺灣科技大學電子工程學系的譚昌文教授。期間譚教授受到老師啟發,回國後推導適用於布拉格聲光交互作用的一般化波動方程式,成果發表於1997年的JOSA A [4]。

        在一次搭飛機中,老師初識鄰座的華榮電線電纜公司胡佑國總經理。因當時臺灣開始發展光纖通信,老師應邀擔任公司顧問,並介紹王遵義學長於華榮任職,以及在1985年於公司內部成立光電研究所。老師和王學長考慮性價比,購買日本設備,建立臺灣第一條光纖預形體和抽絲生產線,以及光纖電纜生產線。產品經當時還是國營的中華電信認證後採購,打破外商壟斷。

        老師對擔任行政工作興趣不大,不過在筆者念博士班時發生一件相關趣事。當時有兩位從大陸先後來臺的學者於光電所任教,其中後到的老師詢問先來的老師:「祁教授是不是光電所的書記?」。他發現光電所以祁老師馬首是瞻,但祁老師並不是所長。在大陸體制中,公家單位有兩位領導,分別是黨委書記和單位首長,例如市委書記和市長,前者權力大於後者。當然老師在所裡並沒有權力,只是以德和見識服人,自然成為領袖。在group meeting時,老師在討論後會綜合自己和學生的觀點,給出適切的結論。相信老師參與光電所的行政議題討論也是如此,贏得教授們的敬重。這應該也是老師在1998年應邀擔任交通大學副校長的原因之一。

        從給筆者的第一印象開始,老師做學問和處事風格一直都是以釐清問題本質為第一要務。讀研究所時才知道,這不但需要學識和想像力,也要公正、理性和氣度。高雄科技大學電資學院院長施天從教授在畢業多年後,回憶於科一館老師研究室的group meeting,津津樂道師生激烈討論的情景。「真理越辯越明」不是理想,在老師的研究室是落實的。

參考文獻:

[1] S. Chi and S. Wen," Optical soliton communication with wavelength division multiplexing," SPIE Nonlinear Optics and Applications (Los Angles, CA), paper 613-119, 1986.

[2] S. Chi and S. Wen," Interaction of optical solitons with a forward Raman pump wave," Optics Letters, vol. 14, pp. 84-86, 1989.

[3] T.-Y. Wang, S. Chi, and S. Wen," Theory of the self-induced-transparency in Kerr host medium beyond slowly varying envelope approximation," Physical Review A, vol. 47, pp. 3371-3379, 1993.

[4] C. W. Tarn and R. S. Huang, “General formalism for Bragg acousto-optic interaction beyond the paraxial approximation,” Journal of Optical Society of America, A, vol. 14, pp. 3046-3056, 1997.

 

祁老師給我的啟發

徐銓博士 擎寶科技(Labfront)研究員

2023/12/30

        我從小就跟祁甡老師與師母有著特別的緣份。

        我們家住在交大華廈,自幼便與祁老師為鄰,偶爾會在電梯或菜市場巧遇。每次打招呼時,老師與師母總是帶著和藹可親的笑容,那落落大方、優雅瀟灑的風度總讓我倍感憧憬。多年來,老師跟師母一直關心照顧我們。即使這兩年我離家工作,每月回訪時,與他們相處的親切感依舊如昔。

        更有幸者,我在交大電子物理所碩博班求學時期,成為老師的學生,每天都可以見到老師,我進一步發現老師的生活與治學態度以及服務精神都是我最好的典範。

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圖一. 2015年祁老師退休多年後重出江湖,帶領我們團隊開始研究生理訊號分析,從左到右依序為黃瀚平、魏頌揚、祁甡教授、徐琅教授、徐銓

        2015年,退休十多年的祁老師認為心跳的生理訊號分析很有意義,十分適合交大發展,因此重出江湖帶領我們團隊(圖一),開始研究這個全新的領域。首先,老師指派兩位博班學長魏頌揚與黃瀚平去美國哈佛大學醫學院,跟彭仲康教授學習生理訊號分析的新技術;同步也在電物所培訓新軍。那一年我剛進入電物所,有幸加入團隊。

        當時我常在午飯過後進辦公室找老師討論,當辦公室只有師母在時,她會一邊寫書一邊與我聊天,關心我的生活,一起等老師從圖書館回來。我每次向老師師母請益,都是收穫滿滿而且如沐春風 (圖二)。

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圖二. 老師與師母經常和我討論研究 (2018)

        老師對研究的見解總是非常精闢俐落,帶領我一步步探索與發現。在每週一次的團隊研究討論會上,老師都用親切的關懷(圖三),激發大家的興趣,熱情地帶領我們進行嚴謹的思辨。到了下午五點,老師會換上帥氣的運動服開心地去體育館打桌球,每晚還會孜孜不倦地看書到夜深。

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圖三. 如沐春風:每週一次團隊研究討論會 (2015 ~ 2019)

        也許是因為老師已退休多年,才讓我有機會看到老師這樣無拘無束卻又規律的研究生活,那段研究時光的情景依然令我十分懷念。回首來看,或許我一直都十分嚮往老師與師母那樣的生活方式。

        祁老師常說:「做事切忌兩天捕魚三天曬網。」除了討論研究外,老師十分享受探索生活的各種面向。老師多才多藝、文武雙全,每次上課結束前會跟我們分享詩文、議論時事,曾有一段時間還教我們打太極拳(圖四)。老師舉手投足十分瀟灑,自然融合人文與科技,是我們的生命導師。

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圖四. 生命導師:老師才華洋溢、人文素養豐厚、舉手投足十分瀟灑,每次上課結束前會跟我們分享詩文、議論時事,2017年還教我們打太極拳,自然融合人文與科技。

        老師獨特的魅力,吸引更多的學生加入研究團隊。有一年,老師去新竹馬偕醫院做健康檢查,竟然就邀來一位心臟科主治醫師一起指導我們。原來,老師在聽健康檢查報告時,主動向心臟科的林柏霖醫師介紹我們物理人對心跳訊號的分析方法與成果,相談甚歡。此後,林醫師就和我們團隊深度合作(圖五),不但教我們醫學知識、提供大量臨床數據、而且還以專家身分擔任我們博士畢業口試的口試委員,甚至後來他自己也加入團隊,在陽明交大讀了博士學位。

05.jpg圖五. 2016年老師去新竹馬偕醫院健康檢查,竟邀來心臟科林柏霖醫師(左二)加入團隊。

圖六. 老師的魅力與成果:七年間,畢業2位碩士和6位博士。2019年畢業口試,後排7位學生,從左到右依序為黃瀚平(博)、魏頌揚(博)、趙軒毫(博)、徐銓(博)、溫育哲(博)、葉知維(碩)與何若菁(碩)。前排4位口試老師、徐琅教授、祁甡教授、林柏霖醫師(博)、與林烜輝教授。

        自從2015年到2022年,我們團隊先後誕生了2位碩士和6位博士(圖六),其中一位博士就是林柏霖醫師;這對理工的電物系來說,非常獨特又有意義。

        另一句老師讓我有深刻體會的話是「為學生著想就是為自己著想」,讓我在求學路上能夠時刻感受到老師的關愛。對於我自己的事,老師每每都想得比我更周延。他總會去圖書館尋覓好書與我分享,引導我成長;研究時期,更時常在一天內就幫我苦思許久的論文內容補充資料,且給予調整建議。臨近畢業時,老師也常主動關心我以後想做什麼,以及想過怎麼樣的生活,一起討論,盡最大的力量幫助我走上想走的道路。

        師母的愛心與樂觀也令我非常嚮往。我印象深刻的是師母有一陣子幫一個天主教原住民小女孩課輔英文。小女孩當時剛開始打拳擊,越練越厲害,師母除了關心她的英文,更常常心疼地關心她的健康。老師與師母總能周到地為人設想,經常開朗睿智地幫助、開導年輕人,無私地奉獻。

        即使老師病後,師母帶著堅定的信仰,深情樂觀,細心看護,加上老師自己的堅強意志,奮力努力,兩者合一,讓老師得以逐漸好轉。這些過程,一點一滴,在在都是讓我無以言喻地感動及敬佩。旁人恐怕難以想像,但老師的門生故舊一定也有和我一樣的經驗與想法:老師還在持續地教導我們,以言以行,言傳身教。

        這些生活的點滴,很多都是現在的我,在親身體驗過一些無助又複雜的情況後,才更加理解,原來老師與師母早已做好榜樣,示範如何正向積極地面對困難。每當我遇到煩惱,便時常想起他們充滿關心又輕快的笑容。這樣的陪伴,讓我時時感到非常幸運與平安。我慢慢摸索、努力效法、安排時間拜訪請益,希望能逐漸接近一些老師師母的境界。

        老師常說,智慧跟道德是生命中最重要的兩個精神,而道德又更為重要。我會牢記老師的教誨,以美好的道德作嚮導,帶著智慧與樂觀不斷前進。

 

徐銓(撰文) 2019電子物理博士,擎寶科技(Labfront)研究員

徐琅(補充) 1980電子物理學士,國立陽明交通大學電子物理系副教授

 

祁甡教授簡歷

學歷

美國紐約科技大學電子物理博士

國立交通大學電子研究所碩士

國立臺灣大學電機工程系學士

 

經歷

元智大學電機工程學系講座教授

巨擘科技董事長

國立交通大學副校長

國立交通大學光電工程學系教授

國立交通大學電子工程研究所所長

國立交通大學電子物理系系主任

「大學學術追求卓越發展計畫」- 「建構兆位元紀元的光電科技」總主持人

 

榮譽

1994年 國科會傑出研究獎

1996年 第一期傑出人才講座(由傑出人才基金會頒發)

1996年 美國光學學會會士(Fellow)及中華民國光學工程學會會士

2000年 教育部學術獎

中華民國光學工程學會-第七屆『工程獎章』

註:本文將刊載於第160期光學工程季刊。(2024.3月號)

【臺灣光纖通信的先行者】祁甡教授