談起科學「實驗室」，大家的印象不外是「化學藥品」、「試管」、「燒杯」、「顯微鏡」、「各式量測儀器」、「電腦設備」、及研究人員穿梭其中忙碌工作的情景吧。但你可曾想過頂尖科學研究所需的量測儀器，到底是如何製造出來的呢？台大凝態中心光電工坊的張玉明研究員，提供了一個令人意外的答案：「自己做」。
夢幻的整合型科研儀器
在2011年底，清華大學貴儀中心規劃了一套具有尖端研究功能的儀器系統，涵蓋「超快雷射光譜」、「原子力顯微術」、與「光學顯微鏡技術」三大專業領域。雖然清華大學已先確認技術規格，並購入所需的儀器，但後來卻面臨系統難以整合的窘境。
他們先求助儀器的國外原廠，提出整合的要求，但廠商給了個天價的報價單。無奈之餘，清華大學轉而尋求臺灣大學凝態中心張玉明研究員團隊的幫忙，期待能解決這個跨領域的儀器整合問題。在歷經兩年的努力後，他們終於成功打造出全世界獨一無二的科研利器，且使用經費遠低於國外廠商的報價；重要的是，該系統至今仍穩定、可靠地提供全台灣科研社群的使用。
在科學研究過程中常會遭遇千奇百怪的各種技術難關，這時候就需要科學家親自「動手」、「動腦」去解決；再者實驗中，多變的各種量測需求，可能也無法直接用市售的儀器達成，這促使物理學家體會到研究人員必須具備有設計、製作、或整合實驗儀器的核心能力。有了與清華大學貴儀中心合作的經驗之後，更堅定了張研究員成立「台大凝態中心光電工坊」(簡稱「光電工坊」) 的信心。
中小企業的研發實驗室
無論是學術性質的研究，或是產業的生產線上，以「雷射光譜」為核心的技術，經常被運用在「非接觸」、「非破壞」的檢測上。但是，這個領域因受限於國內市場的產業規模不大，故大部分的廠商都傾向只「代理」國外相關的儀器設備，較不重視自主研發的能力，以及人才培育；久而久之，不但無法深入了解代理的高端光電儀器，更遑論該如何推廣與應用。
另一方面，這些高端光電儀器的使用者（如光電產業的製造廠商，或是科研人員），經常為了應付急迫性的生產線或研發的需求，也傾向直接採購商用套裝的設備，較少能通盤考量儀器性能的侷限性、操作難易度、與維護成本等，故常常到實際使用的階段，才發現「規格不符」的窘境。
有鑑於此，張研究員在科技部「產學小聯盟」的計畫支助下，成立了「光電工坊」。這個具有二十餘年光電研發經驗與技術的產學交流平台，能提供會員「專業諮詢」的服務：一方面，可以幫助設備代理商了解自身的產品，厚實相關的專業知識，以助廠商拓展銷售市場；另一方面，「光電工坊」也能幫助高端光電量測儀器的使用者，提供選擇儀器的專業分析與建議。
「光電工坊」除了「專業諮詢」服務之外，還進一步提供「技術服務」：無論是工廠生產線，或是科研實驗室裡，光電儀器的整合，甚至光電系統的光路設計、修改，都是經常發生的事。「光電工坊」運用二十餘年來所累積的實務經驗，及純熟的光電量測技術，能針對產業與學界會員的問題與需求提供可行的解決方案。
比較特別的是，光電工坊堅持以「使用者付費」的模式來提供專業諮詢，與技術服務；這使工坊會員要用更審慎與認真的態度，來看待這些技術和量測的內容，從而提升了數據資料的品質與可信度。張研究員表示，當工坊與廠商會員能在專業上建立良好互動，並彼此信任後，接下來的「產學合作」與「技轉授權」，將能水到渠成。
台灣光電產業升級的後盾
「光電工坊」自成立以來，透過「專業諮詢」、「技術服務」、及「產學合作」，已成功地將實驗室的研究經驗與核心技術，回饋給台灣的產業與學界，大幅促進了台灣光電產業的發展。
例如，台灣某生產太陽能板用「矽晶片」的半導體廠，在面對中國大陸的競爭之下，對於產品的品質須有更高的規格；但是，生產線上矽基板品質的監控，長期以來都是仰賴購買更新、更貴的國外光學量測機台，這造成成本的巨幅增加。去年，經由工坊會員的引薦與光電工坊建立了聯繫後；透過工坊的專業技術協助，他們終能建立自主研發的矽晶片產線的光學即時監控能力，除提升品質拉大了與競爭對手的差距外，並得以跨入更高效能、與高價值的太陽能板市場。
張研究員指出，台灣的電子產業與中國大陸的競爭日趨白熱化，務必進行產業升級，往更高端技術的市場邁進。隨著工業4.0的發展趨勢，未來以「雷射光譜」為主的「高階光學量測技術」，必定會陸續導入國內，故台灣的學界，有責任培養更具專業素養的光電人才，以承擔台灣產業升級的責任。
沒有標準答案的實驗室
進入光電工坊，會發現鮮少有光鮮亮麗的「套裝儀器設備」，反倒是隨處可見到「光學實驗桌」上零亂的擺滿了光學零組件與儀器設備，而且絕大多數是「自製」的。張研究員開玩笑的說：「在物理學家的實驗室裡，每天要面對的，就是從『提出實驗構想』，到『設計實驗進行』與『量測』所遭遇到的大小問題。我們怎能奢求，單純地透過某個套裝的商業儀器，在電腦上按幾個鍵，就能搞定一個可能是全世界的科學家都還沒搞懂的問題呢？」
早已養成動手、動腦做實驗的張研究員，期許工坊的成員，能有「看清楚問題的能力」、「找出關鍵問題的能力」以及「提出解決方案的能力」。他指出，在研究過程中，其實沒有所謂的「標準答案」；以光電工坊為例，研究人員要先深入了解「雷射光源」、「光路設計」、「樣品裝置」、「光譜偵測裝置」等相關理論，才能具體評估每個裝置與設計，可能對量測結果造成的影響，進而解決實驗所遭遇的問題，讓研究工作往前邁進一小步。而這些都是教科書上沒有寫到的。
欣賞科研之美
要培育一個具備「動手動腦」、「能發現問題」、「能解決問題」的人才，過程就如同「種樹」一般辛苦，樹苗栽植之初，可能無法立即看到有任何具體成效，但是數年之後，當樹根扎的夠深，枝葉能充分擴展，就會開花結果了。
光電工坊在培訓光電人才的願景，正是希望透過實作訓練過程，培養年輕學子獨立思考，與解決問題的能力，以便日後不管立足何處，他們都能發揮自己的特長，展現「多元的價值」。正如同光電工坊LOGO的彩虹意象，表徵了人的「價值」應該像彩虹般豐富又多元，七彩顏色之間是不存在任何邊界的。唯有各色共存，彼此襯托，方能成就彩虹之美。
註：張玉明研究員研究團隊獲科技部106年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱：台大凝態中心光電工坊(3/3)，執行期間：2017/02/01~2018/01/31）。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的，係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量，以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟，以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。
