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个人简介

工作经历 2019.01- 哈尔滨工业大学 物理学院 副教授 2015.05-2017.05 香港浸会大学 物理系 访问学者 2013.10-2018.12 哈尔滨工业大学 物理系 讲师 教育经历 2004年-2008年, 就读于东北大学物理系, 本科 2008年-2013年, 就读于哈尔滨工业大学物理系,博士 2011年9月-2012年9月,澳大利亚昆士兰大学物理系,联合培养博士生 主要任职 大学物理教研中心副主任 黑龙江省光学学会理事 任Optics Letters, Optics Express, JOSA A, JOSA B, 以及Applied Optics 等多个期刊审稿人 荣誉称号 哈尔滨工业大学第七届“卓越杯”青年教师教学竞赛一等奖 2023.10 哈工大招生工作先进个人 2023.09 哈尔滨工业大学工会积极分子 2023.07 哈尔滨工业大学抗疫志愿服务奖 2022.05 哈尔滨工业大学第八届青年教师基本功竞赛(本科)一等奖 2020年12月 哈尔滨工业大学第八届青年教师基本功竞赛(本科)优秀教学设计奖 2020年12月 哈尔滨工业大学抗疫志愿服务奖 2020年 5月 2018-2019年哈尔滨工业大学优秀思想政治工作者 2019年12月 2018级哈尔滨工业大学“我最喜爱的优秀班主任” 2019年5月

研究领域

微纳驱动世界,光电照亮未来。 哈尔滨工业大学物理学院先进光子学研究所的研究面坚持面向世界科技前沿,坚持面向国家重大需求,做有价值有意义的研究。近年来,我们的研究主要集中在微纳光子学,关注微纳尺度光子结构其中的新奇光学效应,具体包括两个大的方向。一是微纳操控,研究微纳尺度物体在光场及其它物理场作用下的运动及其控制规律,理解相互作用过程中的基本物理规律,从而实现微纳尺度下灵活、高效、可控的驱动方式,实现高性能的微纳机器人。二是光子芯片,研究如何利用微纳光子结构实现对光场传输特性的调控,使光的信息属性得到充分开发和利用,满足后摩尔时代人们对信息及时的实际需求,支撑未来人工智能和大数据及时的发展。 1. 微纳操控 精密操控微纳尺度的物体具有不可替代的重要作用,是实现微纳智能机器人的关键核心。微纳操控的原理很多,包括光学、声学、热学、磁学、化学等方法,其中光力研究分享得了2018年诺贝尔物理学奖。我们当前主要关注利用光场合声场对物体实现微纳操控: (1)光力与光场动量本性。研究介质中光场的动量本性以及特殊的光力效率,光学牵引力,横向力,反向力矩等效应。研究其产生机理、变化规律、以及应用。(2)量子腔光力学及其应用。光力作用下光子结构能发生微纳形变,从而实现光子与声子之间的耦合,并产生奇特的量子效应,在量子态操控、量子传感和量子计算等方面有重要应用。(3)基于光力的微纳传感、疾病诊断和治疗。基于病变细胞特性与正常细胞的细微差异,采用光力收到及其进行诊断,实现重大疾病的早期诊断这一难题。(4)光操控具有众多优势的同时,也有一个不足,即光力的幅值很小。利用声波能够很大程度弥补这一点。 2. 光子芯片 微电子芯片的发展已逼近物理极限,但人工智能大数据时代对数据处理的需求则在与日俱增。怎么解决这一矛盾?充分利用光子的并行、高速、低功耗等特性,使光子与电子协同工作是最佳的解决方案,实现电子芯片和光子芯片的协同工作是我们微纳光电子研究的目标。 (1)微纳光学结构中的新物理:在微纳光子结构中,实现基于超构单元的微纳光子功能器件。从而有望将光子系统的集成度提高到集成电路的水平。(2)光子芯片:超高速集成光子互联与信号处理,采用立体多层构架实现任意可控的低损耗光子互联,并同时实现信息处理能力。(3)光学神经网络:利用光的衍射效应以及集成光子结构单元,实现光学神经网络,从而克服目前神经网络中的低速和大功耗缺点,掌握未来科技发展核心,占领科技制高点。(3)有源和无源硅基光子器件。

近期论文

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Qi Jia, Rui Feng, Bojian Shi, Fangkui Sun, Yanxia Zhang, Hang Li, Xiaoxin Li, Yongyin Cao*, Jian Wang* and Weiqiang Ding*. Comensating the distorted OAM beams with near zero time delay, Applied Physics Letters, 121, 011104, 2022. Qi Jia, Rui Feng*,Bojian Shi, Yanxia Zhang, Hang Li, Xiaoxin Li, Fangkui Sun Yongyin Cao, Hongyan Shi, Jian Wang*, and Weiqiang Ding*, Universal translation operator for Laguerre-Gaussian mode sorting, Applied Physics Letters, 121,191104, 2022. Bojian Shi, Yongyin Cao, Tongtong Zhu, Hang Li, Yanxia Zhang, Rui Feng, Fangkui Sun and Weiqiang Ding. Multi-particle resonant optical sorting using topological photonic structure, Photonics Research, 10(2):297-302, 2021. (一区, 副导师) Rui Feng, Hao Wang, Yongyin Cao, Yanxia Zhang, Ray Ng, You Sin Tan, Fangkui Sun, Cheng-Wei Qiu, Joel K. W. Yang, Weiqiang Ding. A Modular Design of Continuously Tunable Full Color Plasmonic Pixels with Broken Rotational Symmetry. Advanced Functional Materials, 2108437, 2021. (一区) Lin Wang, Yongyin Cao, Yanxia Zhang, Bojian Shi, Hang Li, Rui Feng, Fangkui Sun and Weiqiang Ding, Efficient particle collection using concentric optical ring array, J. Opt. 23 045002, 2021. Hang Li, Yongyin Cao, Bojian Shi, Tongtong Zhu, Yong Geng, Rui Feng, Lin Wang, Fangkui Sun, Yuzhi Shi, Mohammad Ali Miri, Manuel Nieto-Vesperinas, Cheng-Wei Qiu, and Weiqiang Ding, Momentum-Topology-Induced Optical Pulling Force, Phys. Rev. Lett. 124, 143901, 2020. (一区,副导师) Hang Li#, Yongyin Cao#, Lei-Ming Zhou, Xiaohao Xu, Tongtong Zhu, Yuzhi Shi, Cheng-Wei Qiu, and Weiqiang Ding, Optical pulling forces and their applications. Advances in Optics and Photonics, 12(2): 288-366, 2020. (一区,副导师) Lin Wang, Yongyin Cao, Bojian Shi, Hang Li, Rui Feng, Fangkui Sun, Lih Y. Lin, and Weiqiang Ding, Subwavelength optical trapping and transporting using a Bloch mode. Opt. Lett. 45(7): 1886-1889, 2020. T. T. Zhu, Y. Y. Cao, L. Wang, Z. Q. Nie, T. Cao, F. K. Sun, Z. H. Jiang, M. Nieto-Vesperinas, Y. M. Liu, C. W. Qiu and W. Q. Ding, Self-induced backaction octical pulling force. Phys. Rev. Lett. 130, 123901, 2018. (一区) Yong Geng, Jiubin Tan, Yongyin Cao, Yixuan Zhao, Zhengjun Lium and Weiqaing Ding, Giant and tunable optical torque for micro-motors, Scientific Reports, 8, 2819, 2018. L. Wang, Y. Y. Cao*, T. T Zhu, R. Feng, F. K. Sun and W. Q. Ding*, Optical trapping of nanoparticles with tunable inter-distance using a multimode slot cavity. Opt. Express, 25(24): 29761-29768, 2017. Y. Y. Cao, T. T. Zhu, H. Y. Lv and W. Q. Ding*, Spin-controlled orbitalmotion in tightly focused high-order Laguerre-Gaussian beams. Opt. Express,24(4), 3377-3384, (2016). T. T. Zhu, A. Novitsky, Y. Y. Cao, M. R. C. Mahdy, L. Wang, F. K. Sun,Z. H. Jiang, and W. Q. Ding, Mode conversion enables optical pulling force inphotonic crystal waveguides, Appl. Phys. Lett. 111, 061105 (2017). L. Y. Cui, X. Li, J. Chen, Y. Y. Cao, G. Q. Du, and J. Ng,One-dimensional photonic crystals bound by light, Phys. Rev. A, 96, 023833(2017). T. T. Zhu, M. R. C. Mahdy, Y. Y. Cao, H. Y. Lv, F. K. Sun, Z. H. Jiang,and W. Q. Ding, Optical pulling using evanescent mode in sun-wavelengthchannels. Opt. Express, 24(16),18436-18444, (2016). Y. Geng, T. T. Zhu, H. Y. Lv, Y. Y. Cao*, F. K. Sun, and W. Q. Ding,Flexible optical manipulation of ring resonator by frequency detuning anddouble-port excitation, Opt. Express, 24(14), 15863-15881, (2016). X. Li, J. J. Du, C. H. Yuen, L. Y. Cui, J. Chen, Y. Y. Cao, Z. F. Lin,C. T. Chan, and J. T. F. Ng, Calculating gradient force and scattering force inoptical tweezers using Fourier transform, Progress In Electromagnetic ResearchSymposium (PIERS), Shanghai, China, (2016). R. Feng, J. Qiu, Y. Y. Cao, L. H. Liu, W. Q. Ding and L. X. Chen,Wide-angle and polarization independent perfect absorber based onone-dimensional fabrication-tolerant stacked array, Opt. Express 23(16),21023-21031, (2015) Y. Y. Cao*, W. H. Song, W. Q. Ding, F. K. Sun and T. T. Zhu, Equilibriumorientations of oblate spheroidal particles in single tightly focused Gaussian beams.Opt. Express, 22 (15), 18113-18118, (2014) Selected for : Virtual Journal ofBiomedical Optics, 9(9), (2014). R. Feng, J. Qiu, Y. Y. Cao, L. H. Liu, W. Q. Ding and L. X. Chen,Omnidirectional and polarization insensitive perfect absorber in onedimensional meta-structures. Appl. Phys. Lett. 105, 181102, (2014). Y. Y. Cao*, L. X. Chen, W. Q. Ding, F. K. Sun, T. T. Zhu, Opticalcollection of multiple spheres in single tightly focused beams. Opt. Commun.311, 332-337 (2013). Y. Y. Cao*, A. B. Stilgoe, L. X. Chen, T. A. Nieminen, H.Rubinsztein-Dunlop, Equilibrium orientations and positions of non- sphericalparticles in optical traps. Opt. Express, 20 (12), 12987-12996 (2012). Selected for: Virtual Journal ofBiomedical Optics, 7(8), (2012). Y. Y. Cao*, A. B. Stilgoe, M. Stroet, V. A. B. Loke, L. X. Chen, T. A.Nieminen, H. Rubinsztein-Dunlop, Computational modelling of optical tweezerswith many degrees of freedom using dynamic simulation: cylinders, nanowires,and multiple particles. Proc. of SPIE, 8458, 84582V, (2012). A. B. Stilgoe, M. J. Mallon, Y. Y. Cao, T. A. Nieminen and H.Rubinsztein-Dunlop, Optical tweezers toolbox: better, faster, cheaper; chooseall three. Proc. of SPIE, 8458, 84582E, (2012).

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