大光的漂浮天空: 3月 2020

2020年3月30日星期一

竹南外海風機群

年初，夫妻到香山海邊休閒時，赫然發現竹南方向海中，隱隱約約透露出佇立的風車群。倆人好奇心起，有志一同，決定延著岸邊公路慢慢向南開，走走停停，最終在竹南龍鳳漁港，近距離親見到這群海中神兵。

海岸邊，波浪起伏，再向前一步就會被退潮的浪頭吞噬。遠方無所止的茫茫大海，看似平和，但任何有坐船出海經驗的人都知道，那裡決對是風急浪湧，絕不平靜。海中直挺挺插入了二十多根灰白風機，畫面是如此的突兀，讓人驚懼。

這種震撼感，比起陸上風機又更直接，還記得第一次在海邊防風林中見到風機拔地而起，就覺得異常詭異，只敢囁囁嚅嚅躲在基柱邊，看著上方巨大扇葉凌空刷過，讓巨大風切聲不斷劃向自己，而這些海中神兵，要有多大的氣力才能對抗強勁的疾風與日夜不停的海流啊。

事實上，陸上風機大約一百公尺高，每根造價接近兩億元，風電賣給台電後，前十年收益是攤提成本，爾後才是獲利。海上風機高約一百八十公尺，體積更為巨大，建造和維護都更艱難，成本大增。但都比不上海上風電高效益，以及沒有土地使用糾紛的巨大優勢，成為未來風電主角。目前竹南外海這22根風機，僅是第一階段，今年底、明年中，苗栗和彰化外海，更將擴展為風機FARM的形式。屆時海上景觀將與現今完全不同，想想有生之年能看到這人造地景藝術在海中綻放盛開，也是奇特的經驗。

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老婆尤其對這景像著迷，開啟了後續的追拍之旅，一有空就驅車到海邊捕捉這群風車身影，為了追求最好視野，由北而南，自崎頂海水浴場起，經過青草漁港曳船道、龍鳳海灘、龍鳳漁港北堤、南堤、假日之森、紫斑蝶館，最南還到竹南長青之森，五公里距離中，各處沙灘或高地，都有她的足跡。

為了追求更好品質，她更由個上班族，搖身一變成為會定期觀察每日潮汐、天氣能見度、晴雨霧風的天氣之子。

隨著蒐集影像日益豐富，她更決定將其整理為小展覽的核心主題，並且擴大和加深其內容，她認為，海上風機固然壯觀，但若不能結合人民意志，也就只是個建設，尤其風機對附近漁港漁獲和白海豚都有明顯影響，環保、農村轉型、國家意志交互影響下，究竟會走向何方？這些念頭吸引她由海岸邊走入竹南龍鳳宮，試圖藉由拍攝傳統社會信仰支柱，與未來發展進行連結。

龍鳳宮主祭祀媽祖，保佑著竹南沿海漁民生計，她拍攝了八十八尊小媽祖群像，以及空拍千里眼順風耳和大媽祖照，最後更將祭祀、擲筊、保平安的概念，融入作品中，是很有創意的布置方式。

她的作品解說就完全將風機與傳統信仰給了完美結合。

近年來政府在竹南龍鳳漁港打造了首批22支風車矗立於外海。風車約45層樓高，在海上形成巨柱群，與陸上龍鳳宮的媽祖巨神像遙相呼應。

媽祖法力無邊，能呼風喚雨，是俗民信仰的心靈能源。風車可以發電，不造成空汙或輻射汙染，是人類文明的科技能源。風車群高聳壯麗「數大便是美」之奇觀，令人不由產生崇拜景仰之心，成為百姓膜拜的風神指日可待。

美景奇觀當前，水下噪音汙染帶來的瀕危物種與漁獲減少等代價微不足道，化作神桌上一道道獻祭品。

風神仍不斷在擴大建造中，未來將遍佈台灣西海岸，形成心靈與科技兼備的海上風場聖殿。我們是風神時代的見證者，也是受益人。

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這幾年，政府倡議非核家園，替代能源當道，廠商有利，政府有需求，也不管未來電費會漲多少，就這麼大興土木開始興建風機，我們小小老百姓，對未來也只能求神問卜啦。

2020年3月29日星期日

筆記：OCT元件資訊

不知為何，對OCT興趣始終不減，持續將資訊整裡如下。

光源

OCT的核心概念是，兩條衍生自同一光源又再合併的光束，若其中一條光束路徑上有不同反射率的物質，就會因為光程差，產生干涉現象。藉由觀測干涉強弱，回推出物質的折射率與厚度。這重要前提是光源的同調性要低。若以數學形式來表示，Delk代表同調光源寬帶幅度，數字越小同調越高，數字越大，形狀就越寬平，MATLAB程式如下(連結)。

k0 = 12E6; %central wave number, green light

delk = 3E6; %wave number spread

S_k = @(k) 1./(delk*sqrt(pi)).*exp(-((k-k0)/delk).^2); %power spectrum of light source

figure

h = ezplot(S_k, [4E6, 20E6]);

title('low coherence light source spectrum',
'Fontsize', 12, 'Fontweight', 'bold'); xlabel('wave number(m^{-1})',
'Fontsize', 12, 'Fontweight', 'bold'); ylabel('Relative intensity',
'Fontsize', 12, 'Fontweight', 'bold'); set(gca, 'Fontsize', 12, 'Fontweight', 'bold');

set(h,'Linewidth',2);

print('low coherence light source spectrum','-dpng');

符合上述低同調光特性的雷射有二種，掃頻雷射及SLD，前者成本過高不予考慮，SLD大致可依波長區分為1550nm，1310nm，830nm三種。不同的波長會影響成像，更重要會連帶影響系統內其他元件的選配，例如光纖和光譜儀。

光源本身，大多都已封裝為蝶形，功率範圍1~10mW，以FC接口向外發射。價格約4500人民幣( 連結 )。

但僅有光源是不夠的，SLD還需要注意電源供應和溫度調整(連結)等driver結構。

電源控制器，可參考Low Cost 200 mA Laser Diode Drivers (連結) (連結) (連結)，美金約1200元，台幣約四萬。

溫度調整，可參考ILX 半導體雷射器溫度控制器 LDT-5412 Temperature Controller(連結)。

不論是單獨光源，或組合電源與溫控，或整機等各種組合，或許因為銷量少，價格都居高不下。

各種組合中，整機形式因為功能有廠商保證，選項也多，最受人青睞，缺點當然很明顯，就是貴。THORSLAB為首選，四川綿陽SLD的價格很具吸引力，廣東六朋電子似乎有產品，但客服實在太爛( 連結 )，ExFO SLED 1550nm激光器連結二手約五萬台幣。

第二種模式是光源搭配分離的電源供應和溫控，因為各個部件獨立，可自立更換不同實驗光源，目前詢價約五萬台幣。最後一種則是光源搭配簡易drive(捨棄溫控)，網路上兩篇Low Cost OCT技術文件似乎都是這種組合，成本約三萬台幣，可惜沒有更多細節。

光路

實驗光路可以是空氣搭配分光鏡，或是光纖(內建分光功能)這兩類。若選擇光纖，還要因為光源選擇的不同(波長)，區分為1550nm( 連結 )，1310nm，830nm三類中某一種。供貨廠商包括Thorslab(連結，至少都上萬元台幣)，或是TAOBAO便宜貨(連結)，價差很大，卻看不出功能差異在哪(保偏??)。

其餘配件還包括了反光鏡、準直鏡、工作平台(光學桌)、量測儀器，還有必須備妥一個簡單的可見光雷射筆，確認光路的正確。

待測物件

OCT的目的就是要量測物件的反射狀態。技術文件中則時常提到洋蔥，但在實驗室中，就只有單(雙)玻片及最後面鏡子。學理上，則可以MATLAB設計出幾個不同層次如下。

zs1 = 0.024000; rs1 = 0.00025;%normal eye AP length

zs2 = 0.024030; rs2 = 0.00010;

zs3 = 0.024090; rs3 = 0.00015;

zs4 = 0.024150; rs4 = 0.00005;

zs5 = 0.024200; rs5 = 0.00020;

zs6 = 0.024310; rs6 = 0.00010;

zs7 = 0.024350; rs7 = 0.00030;%artificial retina layers settings

zs8 = 0.025000; rs8 = 0.99100;%sclera

rR = 1; % reflectivity of reference reflector

前者為距離，後者為折射率，最後面一層模擬完全反射。

TD-OCT

TDOCT會維持待測物這端光距，藉由穩定移動參考端反射鏡，觀察反射訊號強弱，判定反射率。過程牽涉下面幾項硬體設備。

精密步進馬達，馬達精密程度直接決定掃描結果成效，目前實驗室設備，宣稱到1nm，若真要使用，還有待實驗數據。

PD接收裝置，可將光訊號轉變為電訊號。

示波器，接收PD訊號轉變為可閱讀和記錄資訊，如下。

FD-OCT

與TD OCT不同，FD沒有任何移動機制，而是用光譜儀(OSA)接收反射光，並進行反傅立葉轉換。結果如下，可在不同位置觀察到反射率的改變。

OSA種類繁多，OCT應用上會因為實驗光的波長範圍，區分為兩類，1000nm以上或以下。1000nm以上，材料為InGaAs，價格昂貴(連結)。1000nm以下，可以使用為CMOS或是CCD，價格較親民，較常應用在低價OCT中(此兩篇論文，連結連結連結 )。工研院的皮膚OCT機器，則是使用OtO台灣超微光學的SE 2030 與HB2030光譜儀模組。

低價OCT為了節省成本，還會以1200條光柵片，搭配相機元件，自製OSA(連結連結連結)。

OSA分析系統，連結