丁卫强，理学博士
哈尔滨工业大学，理学院物理系
教授、博士生导师
主要从事微结构光物理与技术研究，具体包括光与物体之间的力学作用，光学超结构（超材料、超表面等），微纳光子器件与技术等领域。在Nature Photonics, Light: Science & Application, Laser Photonics Rev., Phys. Rev. A, Appl. Phys. Lett. Opt. Express, Opt. Lett. and Nanophotonics 等期刊发表SCI论文50余篇。
新闻动态
冯睿文章被Opt.Exp.接受发表2014-04-08
丁卫强论文被Nature Photonics接受发表2014-04-08
联系方式
电 话：**
手 机：壹捌陆捌陆捌贰捌伍捌陆
E－mail：wqding@hit.edu.cn
邮 编：150001
通信地址：哈尔滨市南岗区西大直街92号，理学楼215室
工作经历
2006.7~2009.9哈尔滨工业大学物理系，讲师
2009.9~2013.12哈尔滨工业大学物理系，副教授
2011.1~2012.7新加坡国立大学，博士后（Prof. Qiu Cheng-Wei）
2014.1~至今哈尔滨工业大学物理系，教授
教育经历
1997.09-2001.07，就读于哈尔滨工业大学应用物理系，理学学士2001.09-2006.06，哈尔滨工业大学物理系，光学专业，理学硕士博士（硕博连读）
主要任职
Scientific Reports, Appl. Phys. Lett., Opt. Express, J. Appl. Phys., New J. Physics, Appl. Phys. B, JOSAB, J. Opt., Chin. Opt. Lett., Chin. Phys. Lett. 期刊审稿人2013.08~2015.04：哈尔滨工业大学物理系，光电信息科学与工程教研室主任
科研项目
无梯度光场中的光学牵引力研究，国家自然科学基金，2015基于石墨烯的超薄光子功能器件原理研究，哈尔滨市青年后备人才计划，2014微光子结构中的光力学研究，哈工大青年拔尖人才选聘计划，2014光场牵引力的特性与应用研究，哈工大理学创新研究发展培育计划，2014基于异向介质的高密度光子互联结构研究，国家自然科学基金青年基金，2011微纳光子系统中高效信息传输原理，哈工大青年学者基础科研能力建设，2010微纳光束的控制、变换与耦合，国家自然科学基金面上项目，2009
-----------------------------------------------------------------
基本信息
丁卫强，理学博士
哈尔滨工业大学，理学院物理系
教授、博士生导师
主要从事微结构光物理与技术研究，具体包括光与物体之间的力学作用，光学超结构（超材料、超表面等），微纳光子器件与技术等领域。在Nature Photonics, Light: Science & Application, Laser Photonics Rev., Phys. Rev. A, Appl. Phys. Lett. Opt. Express, Opt. Lett. and Nanophotonics 等期刊发表SCI论文50余篇。
新闻动态
冯睿文章被Opt.Exp.接受发表2014-04-08
丁卫强论文被Nature Photonics接受发表2014-04-08
联系方式
电 话：**
手 机：壹捌陆捌陆捌贰捌伍捌陆
E－mail：wqding@hit.edu.cn
邮 编：150001
通信地址：哈尔滨市南岗区西大直街92号，理学楼215室
工作经历
2006.7~2009.9哈尔滨工业大学物理系，讲师
2009.9~2013.12哈尔滨工业大学物理系，副教授
2011.1~2012.7新加坡国立大学，博士后（Prof. Qiu Cheng-Wei）
2014.1~至今哈尔滨工业大学物理系，教授
教育经历
1997.09-2001.07，就读于哈尔滨工业大学应用物理系，理学学士2001.09-2006.06，哈尔滨工业大学物理系，光学专业，理学硕士博士（硕博连读）
主要任职
Scientific Reports, Appl. Phys. Lett., Opt. Express, J. Appl. Phys., New J. Physics, Appl. Phys. B, JOSAB, J. Opt., Chin. Opt. Lett., Chin. Phys. Lett. 期刊审稿人2013.08~2015.04：哈尔滨工业大学物理系，光电信息科学与工程教研室主任
科研项目
无梯度光场中的光学牵引力研究，国家自然科学基金，2015基于石墨烯的超薄光子功能器件原理研究，哈尔滨市青年后备人才计划，2014微光子结构中的光力学研究，哈工大青年拔尖人才选聘计划，2014光场牵引力的特性与应用研究，哈工大理学创新研究发展培育计划，2014基于异向介质的高密度光子互联结构研究，国家自然科学基金青年基金，2011微纳光子系统中高效信息传输原理，哈工大青年学者基础科研能力建设，2010微纳光束的控制、变换与耦合，国家自然科学基金面上项目，2009
-----------------------------------------------------------------
研究方向
1. 光场的力学效应研究电磁波具有动量，因此在光与物质相互作用过程中能够发生动量交换，进而表现出力学效应，即光力。光力通常有如下几种：（1）强度梯度力：通常需要一束强聚焦光束来产生该力，光镊就是依靠强度梯度力而工作的。（2）位相梯度力：通常需要一个位相梯度光束，即涡旋光束来产生。（3）散射力：在没有强度梯度和位相梯度时通常会表现出散射力，例如平面波照射物体，太阳光照射地球都会产生散射力，也叫光压；利用该力人们制造了太阳帆作为星际旅行的工具。（4）间接作用力：光在流体中传播时（例如空气、水等液体），会导致对流现象，进而对其中的物体产生间接作用力。在一个光力过程中，这些不同性质的力都会存在，但通常只有一种力占主导地位，而忽略其他几种。
课题组在该领域的研究方向有如下几个：（1）光学牵引力的机理及应用：研究光照射物体时产生与光传播方向相反的散射力，即光学牵引力，而非同向的光学推力。研究该力的产生条件、变化规律、以及应用。（2）紧聚焦光束对物体的操控：研究紧聚焦光束中物体颗粒的操控、旋转、拉伸形变等微操控，以及光学微转子光学马达。（3）微纳光子谐振结构中的光机耦合及其应用：由于谐振效应，微纳光子结构中的光场很强，因而能够产生很强的光梯度力。当光谐振与微结构的机械谐振耦合时，能够产生很多奇特的量子效应。（4）特殊矢量光场中的光力效应：涡旋光束，贝塞尔光束等矢量光束对物体的力学效应。
2. 光学超结构自然界中有很多非常有用的光学材料，使得我们能够制造各种的光学仪器。但这些材料对光传输特性的控制效率很低，且控制的机理也相对较少。而光学超材料（Optical Metamaterial）的提出为人们提供了一种人为设计光学材料的途径。所谓光学超材料，就是利于人工设计的，具有深亚波长（Deep-subwavelength）的结构单元，制造出的具有特定性质的光学材料，例如负折射率材料，光学完美隐身结构，。人们发现，这些超材料可以非常的薄，只是要一层就可以完成复杂的功能，基于此又提出了光学超表面（Metasurface）的概念。不论超材料还是超表面，其本质是用自然界存在的介质，在亚波长尺度上对其进行结构设计，因此都是新的结构，我们统称为“光学超结构”。
我们组对光学超结构主要从如下几个方面进行：（1） 利用尽可能简单的超薄金属纳米结构实现完美光吸收：利用金属的表面等离子激元共振及金属微结构行程的共振效应，研究如何讲入射的光波完美吸收。（2）利用单层石墨烯结构实现对光传输特性的有效控制：石墨烯也能像金属一样产生表面等离子波的传输。同时，石墨烯的有效介电常数还能随外界参数而人为调控，因此利于石墨烯可以有效的控制对光传输特性，从而实现特定的功能。
3. 硅基微纳光子学利于硅材料制作光子器件具有很多优点，收到了非常多的关注和研究，并发展成为了硅基光子学，以及SOI微加工技术（Silicon-On-Insulator）。硅基光子器件可以和硅基集成电子器件的有机结合起来，对实现高效率的光电子通信、信息处理等极具价值。可参阅维基百科http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_photonics
本课题组在硅基微纳光子学方向的研究主要有以下几点：（1） 硅基微纳结构中的偏振控制：由于硅基光子结构的高折射率对比度，使得不同偏振态的传输特性差别很大，甚至某些结构只能传输一种偏振，比如slot波导结构。因此，不同偏振之间的转换是最基本的操作之一。那么，如何在极短的长度内，高效率的旋转偏振态是非常重要的。（2） 高品质因子光学谐振腔中的光学效应：利于微加工技术，可以制作品质因子非常高的光学微腔（~10^8甚至更高）。光场的强谐振导致光子与结构振动声子之间的强耦合，可以控制振子的量子态，实现低于量子噪声的测量等丰富的量子物理效应。
4. 光场角动量特性研究1992年，Allen等人证明在近轴传播的条件下，涡旋光束是具有$exp(ilphi)$相位因子的光束，其中每个光子具有$lhbar$的平均轨道角动量，$l$称为拓扑荷数。1994年，Barnett和Allen等人证明在非近轴情况下光学涡旋与非近轴情况下相同。正是由于光具有角动量，它就能与物体作用，实现禁锢微小颗粒，光扳手的功能。对于微小器件的加工、操作会更加有利。
我们对光场角动量的研究有以下两点：（1） 研究光束角动量的产生、特性、及其对物体的旋转效应；由此实现光场对物体的操控。（2）以角动量作为光场信息加载的自由度，研究基于光场角动量的光信息传输规律和特性。
团队成员
现有成员曹永印，理学博士，讲师；紧聚焦光场中的物体的俘获、旋转及多维操控；光学转子、光学马达冯 睿，博士生；金属纳米表面结构中的光学超吸收汪业龙，博士生；^%$不%^&**告()())(*&*^@诉##$%你^#朱彤彤，博士生；光学牵引力吕海屹，硕士生；光力刘统明，本科生杨 森，本科生赵 丹，本科生付泽宇，本科生耿 勇，本科生任泽剑，本科生
毕业生曹永印，博士，2013.9毕业，现任职于哈尔滨工业大学物理系，讲师任海翠，博士，2011.9毕业，清华大学，博士后汤冬华，博士，2009.10毕业，现任职于东北林业大学物理系，讲师李立，博士，2010.10毕业，现任职于哈尔滨工程大学，教授李文慧，博士，2010.10毕业，现任职于燕山大学，信息科学与工程学院，副教授问峰，硕士，西安交通大学博士赖凌，硕士，现任职于华为，南京何煜涛，硕士，天津航空公司，飞行员于长秋，硕士，现哈尔滨工业大学攻读博士袁沭，硕士，中国科学院云南天文台胡挺，硕士，中国电子科技集团公司第三十四研究所刘艳，本科，中国电子科技集团公司第三十四研究所高健，本科，中科院物理所纳米粒子所与能源材料实验室，攻读博士李博文，本科，香港，攻读博士范明东，本科，英国，攻读博士罗 军，本科生；光场角动量及其对物体旋转特性李 铁，本科生；石墨烯对微纳光子结构传输特性的影响陈国强，博士生；微纳光子结构与器件。新加坡国立大学博士后
-----------------------------------------------------------------
讲授课程
《计算光子学》课程性质：光学硕士生学位课，32学时
开课时间：研一秋季学期
课程简介：介绍光子学中常用的几种数值模拟算法，包括传输矩阵方法（TMM），光束传播算法（BPM），有限元算法（FEM），以及时域有限差分算法（FDTD）。重点讲述各种算法的基本原理，并利用Matlab程序对每种算法的基本原理进行演示。课程结束时，要求学生能够利用一种算法，对自己科研中所遇到的问题进行数值模拟；同时，在利用商业软件进行光学结构模拟时，能够更加清楚模型及程序中每一项参数的物理含义，设置方法等等。
《微光学器件原理》课程性质：光电科学信息与工程专业，专业选修课，32学时
开课时间：大四秋季学期
课程简介：随着微纳技术以及光机电集成化的迅猛发展，对光学器件也提出了越来越多的新要求，包括微型化、集成化、阵列化等等。本课程就是围绕该形势下的光学器件的工作原理展开。通过本课程的学习，使学生了解典型的微光学器件的工作原理，理论分析方法，优化设计方法，以及制备技术等。主要内容包括微光学器件的数值模拟算法（RCWA，FDTD），衍射光学原件，亚波长光学器件原理，平面光波导集成器件与系统等内容。
《现代光学测量原理》课程性质：光电科学信息与工程专业，专业学位课，32学时
开课时间：大二春季学期，2014春1-8周
课程简介：本课程是物理系光电信息科学与技术专业、应用物理学专业本科生的专业基础课。通过对现代光学测量的基本原理、方法和技术特点的讲授，使学生了解现代光学测量技术的发展历史、现状和趋势，掌握现代光学测量技术的基本原理，建立光学测量的基本概念，熟悉常用光电检测系统和仪器，具备进行现代光学测量系统分析和设计的能力。注重向学生介绍当前光学测量技术上的最新科研成果以及相关领域的发展态势，让学生对现代光学测量研究中的一些尖端课题有一个初步了解，并使现代光学测量技术的教学与其在高科技中的应用接轨。同时还要注重培养学生的创新意识和创新能力，促进学生在知识和能力等方面的全面提高和发展。
由于要完成一个高精度的、自动化的光学测量，需要一个复杂的系统，涉及到光、机、电，及其一体化。因此，该门课的一个主要特点是设计内容非常繁杂，物理光学（干涉、衍射、全息、激光多普勒、光栅光学等）、半导体物理（半导体光学、半导体探测器）、信号分析（条纹计数判向、滤波放大、外差探测等）、系统设计等等。
-----------------------------------------------------------------
招生信息
博士招生每年招收1~2名博士生，欢迎有志于科研的优秀学子加盟要求有光学、应用物理、纳米材料等相关专业的扎实基础，积极主动，对科研感兴趣，善于独立思考硕士招生课题组每年招收2~4名硕士生，欢迎加盟要求有一定基础，品德端正，踏实努力本科生进实验室课题组热烈欢迎光电信息专业成绩优秀的大二、大三学生进入实验室！可接纳2~3名本科生，随时欢迎，满员为止长期、短期均可；可以选择继续留下来读研，也可以随时离开，双向选择，来去自由哦交流访问生：课题组欢迎对科研感兴趣的国内外、校内外的、本科生和研究生，来课题组交流访问同时容纳2~3名交流访问生；随时欢迎，满员为止
从没来过哈尔滨的朋友，先看这里
问：“哈工大”到底是那个学校的简称啊？答：“哈工大是”哈尔滨工业大学的简称。
哈尔滨有很多所高校，例如“哈尔滨工程大学”，通常简称为哈工程；哈尔滨理工大学，简称为哈理工。
问：哈尔滨冬天那么冷，怎么过啊？答：正常过啊！虽然室外气温很低，但这边所有的房子都有暖气，室内温度都在20度以上，甚至更高，所以室内通常是穿单衣，偶尔还有吃雪糕降温。从室内穿外衣去室外，很长时间都感觉不到冷的，除非在室外的时间太长（2个小时以上），衣服“冻透”之后，才感觉到冷。而通常，此时你已经又进入了室内，所以，永远感觉不到冷。
穿衣方面，和中原地区的冬天穿的衣服一样多，甚至更少。出行方面，所有车辆都正常跑，室外运动和走路也影响不大；还有非常有特色的雪地运动，有美丽的雪景，冰灯观赏。总之，哈尔滨冬天要比你想象中的舒适N倍。
所以，南方的童鞋不要怕怕，来了你一定会喜欢这里的学习和生活。
-----------------------------------------------------------------
Selected publications
T. Cao, L. Mao, D. Gao, W. Ding, and C. Qiu, Fao resona Ge2Sb2Te5 nanoparticles realize swtchable lateral optical foce, Nanoscale, DOI: 10.1039/C5NR08894F, Published online.
Y. Cao, T. Zhu, H. Lv, and W. Ding, Spin-controlld orbita motion in tightly focused high-order Laguerre-Gaussian beams, Optics Express 24, 3377-3384, 2016
Z. Nie, W. Ding, G. Shi, D. Li, X. Zhang, Y. Wang, and Y. Song, Achievement and steering of light-induced subwavelength longitudinal magnetization chain. Optics Express 23, 21296-21305, 2015
R. Feng, J. Qiu, Y. Cao, L. Liu, W. Ding* and L. Chen, Wide-angle and polarization independent perfect absorber based on one-dimensional fabrication-tolerant stacked array. Optics Express 23, 21023-21031, 2015
C. Qiu#, W. Ding# (# Equal contribution), M.R.C. Mahdy, D. Gao, T. Zhang, F. C. Cheong, A. Dogariu, Z. Wang and C. T. Lim. Photon momentum transfer in inhomogeneous dielectric mixtures and induced tractor beams. Light: Science & Applications 4, e278, 2015
Z. Nie, W. Ding, D. Li, X. Zhang, Y. Wang, and Y. Song, Spherical and sub-wavelength longitudinal magnetization generated by 4π tightly focusing radially polarized vortex beams, Optics Express 23, 690-701, 2015
R. Feng, J. Qiu, L. Liu, W. Ding* and L. Chen, Parallel LC circuit model for multi-band absorption and preliminary design of radiative cooling, Optics Express 22, A1713, 2014
R. Feng, J. Qiu, Y. Cao, L. Liu, W. Ding*, and L. Chen, Omnidirectional and polarization insensitive nearly perfect absorber in one dimensional meta-structure, Appl. Phys. Lett. 105, 181102, 2014Y. Cao, W. Song, W. Ding*, F. Sun, and T. Zhu, Equilibrium orientations of oblate spheroidal particles in single tightly focused Gaussian beams, Optics Express 22, 18113, 2014
C. Qiu, D. Palima, A. Novisky, D. Gao, W. Ding, S. Zhukovsky, and J. Gluckstad, Engineering light-matter interaction for emerging optical manipulation applications, Nanophotonics 3, 181-201, 2014.
G. Chen, L. Chen, W. Ding, R. Feng, K. Sun, Polarization Rotators in Add-Drop Filter Systems With Double-Ring Resonators, IEEE Phonton. Tech. Lett., 26, 976, 2014
C. Wan, K. Huang, T. Han, ESP Leong, W. Ding, L Zhang, T. S. Yeo, X. Yu, J. Teng, D. Y. Lei, S. A. Maier, S. Zhang, and C. Qiu, Three-dimensional light capsule enclosing perfect super-sized darkness iva anti-resolutions, Laser Photon. Rev., 8, 743-749, 2014
R. Feng, W. Ding*, L. Liu, L. Chen, J. Qiu, G. Chen, Dual-band infrared perfect absorber based on asymmetric T-shaped plasmonic array. Opt. Express 22, A335，2014
V. Kajorndejnukul#, W. Ding# (# Equal contribution), S. Sukhov, C.-W. Qiu, A. Dogariu, Linear momentum increase and negative optical forces at dielectric interface. Nature Photonics 7, 787 (2013).
Highlighted by:
Physics World: http://physicsworld.com/cws/article/news/2013/aug/13/tractor-beam-produced-with-unstructured-lightG. Chen, L. Chen, W. Ding*, F. Sun, R. Feng, Ultrashort slot polarization rotator with double paralleled nonlinear geometry slot crossings. Opt Lett 38, 1984 (2013).G. Chen, L. Chen, W. Ding*, F. Sun, R. Feng, Ultra-short Silicon-On-Insulator (SOI) polarization rotator between a slot and a strip waveguide based on a nonlinear raised cosine flat-tip taper. Opt Express 21, 14888 (2013).
News of HIT: http://news.hit.edu.cn/articles/2013/09-10/**.htm
News of miit: http://www.miit.gov.cn/n**/n**/n**/n**/**.html
W. Ding, B. Luk'Yanchuk, C.-W. Qiu, Ultrahigh-contrast-ratio silicon Fano diode. Phys Rev A 85, 025806 (2012).
R. Su, D. Tang, W. Ding*, L. Chen, Z. Zhou, Efficient transmission of crossing dielectric slot waveguides. Opt Express 19, 4756 (2011).
K. Zhou, Z. Guo, W. Ding, S. Liu, Analysis on volume grating induced by femtosecond laser pulses. Opt Express 18, 13640 (2010).
W. Ding*, D. Tang, Y. Liu, L. Chen, X. Sun, Compact and low crosstalk waveguide crossing using impedance matched metamaterial. Appl Phys Lett 96, 111114 (2010).
W. Ding*, D. Tang, Y. Liu, L. Chen, X. Sun, Arbitrary waveguide bends using isotropic and homogeneous metamaterial. Appl Phys Lett 96, 041102 (2010).
Highlighted by Laserfoucsworld: http://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-46/issue-4/newsbreaks/simple-metamaterial.html
D. Tang, L. Chen, W. Ding*, Efficient beaming from photonic crystal waveguides via self-collimation effect. Appl Phys Lett 89, 131120 (2006).
Highlighted by:
Optics.org: http://optics.org/article/26425
中国电线电缆网报道http://www.cwc.net.cn/news/hynews/22846.html
中国通信网报道 http://www.c114.net/news/42/a55386.html
中国光通讯网报道 http://fiber.ofweek.com/2006-12/ART-210001-8**.html
哈工大新闻网报道 http://news.hit.edu.cn/articles/2006/12-12/**.htm
-----------------------------------------------------------------
Outline
1. Brief
2. Research
3. Students
4. Publications
5. Courses
6. Useful links
Brief summary
Welcome to my homepage!
My name is Ding (Family name) Wei-Qiang (Given name), male, born in 1979, HeNan Provienc (at the center of China).
Now, I am a professor of the Physics Department, Harbin Institute of Technology (HIT), Harbin, Hei-Long-Jiang Provience, which locates in the far northeast of China. I am also the director of the "Institute of Light Physics & Application of Microstructures".
I got the Bachelor degree and PhD degree from Harbin Institute of Technology (HIT) in 2001 and 2006 respectively.
Then I joined in the Physics Department of HIT as a lecturer in 2006. From Jan. 2011 to Jul. 2012, I worked in the ECE department of National University of Singapore as a postdoctor with Prof. Cheng-Wei Qiu. I was promoted to associated professor and full professor of HIT in Sep. 2009 and Jan. 2014, respectively.
My research interests include the optical force, optical meta-structure, silicon photonics devices and systems.
I am very happy to discuss with all the researchers of photonics and optics.
You can always reach me at wqding@hit.edu.cn
Research
1. Optical ForceElectromagnetic wave carries both energy and momentum, and then a force will appear when its momentum changes in the interaction of light and matter. Usually, one can divide the optical force into different kinds according to its orignations. The first is the optical gradient force, which generated in a intensly focused laser beam, such as in a laser tweezer, which has become an indispensible tool in many different disciplinaries. The second is the scattering force, which will dominate the optical force when there is neither (very weak) intensity gradient nor phase gradient. It is this force that pushes the comet's tail always directing to the far side of the sun. People also fabricate solar sail driven by this force. The second is the indirect force, which may appears when there's a temperature gradient distribution or convection due to the light. In a light and matter interaction process, it is always possible to keep one force only and neglect the other kinds of force.
In this topic, we focuse on the investigation of optical pulling force or optical tractor beam. i.e., there will be generate an optical scattering force on an object that directes to the optical source direction, rather than away from the source. This is only possible when the scattering properties of a light beam are carefully engineered by carefully designed optical beam, and/or the object in a special background. Now, it's believed that a non-paraxial Bessel beam is useful for generating an optical pulling force. We also found that an interface of dielectrics with different refractive index can also be used to generate pulling force due to the Minkowski formula of photon momentum.
Members
Members
