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時間：2025.02.10

文字稿作者：許晉瑋教授

校閱：曾雨欣

前言

現今光電領域中，發展最為飛速且世界各國投入資源最多的可能就是光子積體迴路(photonic integrated circuit; PIC)技術。電晶體技術甫起步時，許多電路設計工程師的奇思妙想在實際製成電路之後，成品經常十分零散、龐大且耗能。大部分消費者無法體會電路裡面精妙的運作原理，但總希望自己手上的運算裝置能夠更加輕薄短小，充電後的使用時間能夠更加持久；而這一切在1958年單晶積體電路(integrated circuit; IC)技術問世以後，獲得革命性的突破，有了飛越的成長。也因如此，光電發展的路上，許多人會想把IC輝煌的歷史演變套用在PIC的發展，所幸PIC 近年的成長趨勢不負期待，迴路上主被動光電元件的數目和密度不斷上升，大有當年IC 發展摩爾定律的氣勢，成功地將實驗室光學桌上複雜的光路與光學系統實現在如米粒大小的晶片上。

然而事實上，PIC的設計比IC設計更為困難，因為和IC相比，PIC上面跑的載波信號頻率如同量子跳躍般地到了光波頻段，但其波長尺寸遠小於PIC的走線長度，使得PIC在設計時，任何信號搬移都需要複雜的光波導模擬；PIC中用以改變光信號傳輸路徑的常見技法，便是透過光波導耦合器。

對於現代的PIC設計工程師來說，由於PIC設計的電腦輔助工具逐漸完備，他們通常只需要按下電腦鍵盤，就可以等著結果輸出；然而這一切的便利，其實都是源自於許多光波導理論學家不懈的努力才得以實現。這些優秀的光波導理論學者將實驗中觀測到的物理現象，轉換成優雅的數學方程式，並用優異的數學能力算出解析解，後進者再受益於這些成果，將之轉化成電腦語言；一般實驗型的學者需要的是的是物理的直覺、努力還有一些好運，就有可能在自己的領域有所突破，但是上述理論型的學者需要的卻是天縱英明的才氣，才可以建構能被後人反覆檢視和利用的理論，張宏鈞教授就是這鳳毛麟角的學者中的佼佼者。

張教授本身有極強的電波波導理論學者的背景，並將傳統的電波金屬波導管計算，延伸至光波導常用的介質波波導管。他在1980年代提出了許多經典的光波導模態耦合理論，例如：證明了光波導耦合理論中使用模態投影震幅和配分震幅計算的一致性 ^[1] ，這一研究使得我們更加理解光波導耦合器的計算原理，並能加速其計算過程。除了在光波導耦合器理論方面有卓越貢獻，在光波數值模擬和時域有限差分法(FDTD)的演進中，他也有非凡的成就。FDTD在當今最熱門的矽晶光電(SiP)中扮演著極為重要的角色；由於矽晶光電波導管的core和cladding 的折射率差異太大，處理波導彎曲和其光柵設計時，通常只能仰賴FDTD，而張教授和他的學生邱奕鵬教授，提出全新一種的FDTD演算法，大幅縮短了FDTD運算時間 ^[2]。

學術研究以外，張教授在教學方面更是國內光電電磁領域教育的先驅和模範。他所開設的光電電磁學課程，從電機系的電磁學觀點切入，課程內容可說是無與倫比的紮實，包含光電領域裡最重要的光柵、FP共振腔、光波導和共振腔耦合、光束的繞射和色散等等各個主題，幾乎是所有臺大電機系對光電有興趣的學生共同的回憶和試煉。

儘管目前張宏鈞教授十分可惜地不便直接受訪，我們邀請參加過張教授實驗室的成員與學生代述其人，希望能夠讓大家更加了解張教授紳士般的高尚品格，以及和天縱奇才的研究成果。

 

參考資料

 

[1]     Hung-Chun Chang, "Coupled-mode equations for dielectric waveguides based on projection and partition modal amplitudes," in IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 23, no. 11, pp. 1929-1937, November 1987.

[2]     Yih-Peng Chiou, Yen-Chung Chiang and Hung-Chun Chang, "Improved three-point formulas considering the interface conditions in the finite-difference analysis of step-index optical devices," in Journal of Lightwave Technology, vol. 18, no. 2, pp. 243-251, Feb. 2000.

時間：2025.01.12

文字稿作者：于欽平教授

 

還記得我剛考上台大電信所電波組時，恰巧是電信所的第一屆學生，對所上的師長其實不甚熟悉。特別的是，電波組當時是以先找老師面談，再選填四個志願的方式決定指導教授；我與一些老師完成面談，在填寫志願的第四順位的時候心想，應該前三個就有機會上，第四志願就選擇沒面有談過的、當時身兼光電所所長的張宏鈞教授吧！人生有趣及幸運的是，我正好上了第四志願，成為張宏鈞教授的碩士班學生。

得知指導教授是張宏鈞教授時，心裡著實有些許惶恐，我懷著忐忑的心，跟教授在光電所辦公室第一次見面。起初光看外表，我以為張教授是一個不苟言笑的人，心想：「慘了，教授會不會覺得我是個很不積極、將來要大傷腦筋的學生。」但出乎意料地，在交談過程中，我發現張宏鈞教授不似外表那般嚴肅，反而是一個相當親切的老師，十分積極地跟我討論將來可以研究的方向；於是碩士畢業之後，我在張宏鈞教授的指導下繼續念博士班，開啟了數年跟隨張教授的歲月。

實驗室畢業生與在校生合照

研究所聚餐

研究所聚餐

博士班畢業後，在張宏鈞教授的推薦下，自己順利到了國立中山大學教書。每隔一段時間，有機會北上與張教授及同門學生聚餐時，我都能進一步從教授身上得到如何帶領學生的啟發。印象深刻的是，在接觸過許多外校的老師之後，我發現張宏鈞教授不僅是學術成就不凡，所有曾經與張教授交流過的光電領域老師，無不對老師的個性及做事公正讚不絕口，勉勵我時常提醒自己要多向張宏鈞教授看齊。

        記得最近一次與張宏鈞教授在國外研討會相遇時，他提到研討會每日議程結束的傍晚，他喜歡獨自走在當地的巷弄間，去觀察及體驗在地的生活及步調；我倏地意識到這樣一位德高望重的老師，竟也有如此樸實、有趣的一面，深深地讓我感受到能被張宏鈞教授指導，真的是何其幸運的事。張教授不僅帶領學生在浩瀚的學術研究領域中探尋可以有所貢獻之處，也在這個過程裡，潛移默化地教導我們待人處事之道，引領著我們往前邁進，對所有他所指導的學生而言，是最寶貴的經歷。

教師節實驗室聚餐

教師節實驗室聚餐

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