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涂成厚

光学

个人资料

  • 部门: 物理学院
  • 性别:
  • 出生年月:
  • 专业技术职务: 教授
  • 研究标签:
  • 毕业院校: 南开大学
  • 学位: 博士
  • 学历:
  • 联系电话:
  • 电子邮箱: tuchenghou@nankai.edu.cn
  • 办公地址: 五教208室
  • 通讯地址: 天津市南开区卫津路94号五教
  • 邮编: 300071
  • 传真:

教育经历

2005.9-2008.6 南开大学     光学  博士

1998.9-2001.6 武汉理工大学  材料学    硕士(保送)

1994.9-1998.6 武汉理工大学  材料工程  本科

工作经历

2018.1-至今      南开大学物理科学学院                教授

2016.12-2017.12    韩国IBS软物质与活性物质研究中心        访问学者

2011.1-2017.12    南开大学物理科学学院             副教授

2008.7-2010.12    南开大学物理科学学院             讲师

2001.7-2005.8    长飞光纤光缆有限公司(世界前三)          工艺/研发工程师。                                                          


在长飞光纤光缆有限公司(位于武汉?中国光谷)工作期间,主要从事新型光纤的设计、研发及工艺控制,先后两次被派往荷兰Draka光纤通信公司(外资方)进行技术培训和交流,参加了多项科技攻关项目,2004 年作为主要研究人员获“武汉市科技进步”二等奖一项,并获光纤发明专利二项。

个人简介

涂成厚,男,1976年8月出生,河南信阳人,中共党员,教授、博士生导师。2008 年毕业于南开大学物理学院光学专业,获理学博士学位并留校任教。主要从事光场空域调控及应用、飞秒激光微纳加工和非线性光学等方面的研究。先后主持或完成国家自然科学基金面上项目、天津市自然科学基金重点项目和一般项目及校内教改项目等多项课题,作为骨干人员参与国家重大科学研究计划课题二项、国家自然科学基金重点项目一项。在国内外著名学术刊物发表论文40多篇,申请发明专利五项。担任Opt. Lett.、Opt. Express、Sci. Rep.和Appl.Opt.等期刊的审稿人,国家自然科学基金评审专家。

研究领域

研究生招生专业:光学


研究方向(光场调控、矢量光场):

  · 光场的多维度(包括偏振、相位、模式等)调控及应用


    偏振作为光子的重要内禀特性,代表光的矢量性,对光场的动力学行为具有重要影响。近十年多来,随着人们对光的偏振现象本质认识的深入,光场的偏振调控取得了飞跃。通过波前重构或特别设计的激光谐振腔,可以获得矢量光场,即在同一时刻同一波前上偏振态分布非均匀的光场,如径向矢量光场、旋向矢量光场和高阶柱状矢量光场等。与偏振均匀分布的标量光场(如线、椭圆和圆偏振光场)相比,紧聚焦的矢量光场不仅存在横向电场,而且具有非传播的纵向电场分量,同时可以形成超衍射极限的聚焦光斑。采用径向偏振光可以获得比波长尺寸更小的聚焦光斑,最小焦斑达0.161l2,而相同条件下线性偏振光的最小焦斑为0.26l2通过调控入射矢量光场的偏振、物镜的瞳切趾及数值孔径,可以获得横向场或单纯的纵向场分量。由于矢量光束在高数值孔径聚焦条件下可以获得超衍射极限的光斑,从而突破了衍射极限的限制,因此在超分辨率成像、表面等离子激元增强聚焦、单分子探测等领域有着广泛的应用。



矢量光场调控基本原理:将常规线偏振光场至少分成两部分,基于空间光调制器件(如SLM等)引入空变位相,通过不同路径获得正交线或圆偏振态,然后合成两部分进行重构得到具有空间偏振的矢量光场。

    生成的具有空间非均匀偏振分布的矢量光场如下,这些光场由于具有特殊的偏振分布及在紧聚焦条件下其焦场具有的新颖特性,从而使得其在许多方面有着重要应用。


 · 飞秒激光微纳加工及应用(波导、微纳结构及器件等)


    基于生成的飞秒矢量光场可以方便的加工出各种亚波长单结构或周期结构。基于阵列飞秒矢量光场,通过时域控制矢量光场阵列的演化,可以获得各种焦斑轨迹并基于此加工各种微纳结构,该种加工方法具有无需样品移动且加工效率大幅提高的优点。



  · 激光-物质/微纳结构相互作用及其光场调控应用


    随着微纳加工和材料制备技术的进步,超材料和超表面相继出现并用于光场调控中。超表面为二维微纳结构,是三维超材料的一种替代方案,超表面是一种在波传播方向具有亚波长特征尺度的金属或介质人造界面,由在二维分布的共振亚波长微结构单元组成,可以对透射或反射光进行调控。由于二维超表面大大的降低了微纳结构的制作要求而且同时保持了对透射或反射光场的高效操控,因此近年来发展非常迅速。基于超表面,可以实现光场弯曲、聚焦、涡旋光产生及全息图,甚至可以实现光的偏振和相位的同时调控。然而,由于金属介质对其所产生的表面等离激元共振波具有较高的吸收损耗(欧姆损耗),制约了金属超表面的光调控效率及其应用。相较而言,介电材料的超低损耗使得介电超表面微纳结构在高效调控光场方面成为一个不错的选择。基于介电超表面微纳结构,实验上已经实现如效率超70%的涡旋光场生成、效率达50%以上的超透镜以及光场的偏振转化等,因此成为近几年来的新兴研究方向和热门研究课题。


教学工作

本科生课程:大学物理学(上册),非物理专业必修课,64学时

研究生课程:非线性光纤光学,博士生选修课,32学时

另外还指导本科生创新项目(百项工程、国创)、本科毕业论文



科研项目

近年来主持项目情况

1.  高等学校博士点基金青年项目:高重复频率飞秒激光刻写铌酸锂光波导器件的机理与实验研究,2010.1-2012.12主持,已结题

2.  中央高校基本科研业务费专项资金:新型红外增强吸收特性“黑硅”材料的制备、机理及其在红外光探测器中应用研究,2010.6-2012.5主持,已结题

3.  瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放基金:基于飞秒矢量光场的超衍射极限微纳加工研究,2012.12-2014.12主持,已结题

4.  天津市自然科学基金一般项目:飞秒矢量光场焦场调控及其超衍射极限微纳加工应用研究,2012.4-2015.3主持,已结题

5.  国家自然科学基金面上项目:飞秒矢量光场的超衍射极限微结构制备及特性研究,2013.1-2016.12主持,已结题

6.  天津市自然科学基金重点项目:基于“定制”微纳结构的光场调控研究,2016.4-2019.3主持,已结题

7.  国家自然科学基金面上项目:基于飞秒直写介电微纳结构的光场调控及应用研究,2018.1-2021.12,主持,在研


近年来主要参与项目情况

1.  国家重大科学研究计划项目:光场调控及与微结构相互作用研究,第一课题:空间结构光场的调控机理、生成技术和新颖性质,2012.1-2016.12主要参与,已结题

2.  国家自然科学基金重点项目:空域分形光场的调控、新效应及其潜在应用,2016.1-2020.12,主要参与,在研



主持教改项目

南开大学教改项目:《大学物理学基础》考试方式、方法的改革与实践,2014.10-2016.10主持,已结题




论文著作


Part of Published papers

18. M. D. Zhao, X. Z. Gao, Q. Wang, G. L. Zhang, K. Wang, F. Dai, D. Wang, Y. N. Li, C. H. Tu(*), and, H.-T. Wang(*), “Multifractal vector optical fields,” Opt. Express 27, 20608-20620 (2019)

17. G. L. Zhang, M. Q. Cai, X. L. He, X. Z. Gao, M. D. Zhao, D. Wang, Y. N. Li, C. H. Tu(*), and, H.-T. Wang(*), “Pseudo-topological property of Julia fractal vector optical fields,” Opt. Express 27, 13263-13279 (2019)

16. G. L. Zhang, X. Z. Gao, Y. Pan, M. D. Zhao, D. Wang, H. H. Zhang, Y. N. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Inverse method to engineer uniform-intensity focal fields with arbitrary shape,” Opt. Express 26(13), 16782-16796 (2018)

15. D. Wang, G. G. Liu, J. Q. LÜ, P. P. Li, M. Q. Cai, G. L. Zhang, Y. N. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Femtosecond polarization-structured optical field meets an anisotropic nonlinear medium,” Opt. Express 26(21), 27726-27747 (2018)

14. D. Wang, Y. Pan, J. Q. Lu, P. P. Li, G. G. Liu, M. Q. Cai, Y. N. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Controlling optical field collapse by elliptical symmetry hybrid polarization structure,” J. Opt. Soc. Am. B 35(10), 2373-2381(2018)

13. G. G. Liu, K. Wang. Y. H. Lee, D. Wang, P. P. Li, F. W. Gou, Y. N. Li, C. H. Tu(*), S. T. Wu, and H. T. Wang(*), “Measurement of the topological charge and index of vortex vector optical fields with a space-variant half-wave plate,” Opt. Lett. 43(4), 823-826 (2018).

12. G. G. Liu, Y. H. Lee, Y. G. Huang, Z. Y. Zhu, G. J. Tan, M. Q. Cai, P. P. Li, D. Wang, Y. N. Li, S. Pang, C. H. Tu(*), S. T. Wu(*), and H.-T. Wang(*), “Dielectric broadband meta-vector-polarizers based on nematic liquid crystal,” APL Photonics 2, 126102 (2017)

11. M. Q. Cai, Z. X. Wang, J. Liang, Y. K. Wang, X. Z. Gao, Y.N. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “High-efficiency and flexible generation of vector vortex optical fieldsby a reflective phase-only spatial light modulator,” Appl. Opt. 6175-6180 (2017)

10. P. P. Li, M. Q. Cai, J. Q. Lv, D. Wang, G. G. Liu, S. X. Qian, Y. N. Li, C.H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Control of femtosecond multi-filamentation in glass by designable patterned optical fields,” AIP Advances 6,125103-1-10(2016)

9. M. Q. Cai, P. P. Li, D. Feng, Y. Pan, S. X. Qian, Y. N. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Microstructures fabricated by dynamically controlled femtosecond patterned vector optical fields,” Opt. Lett. 41,1474-1477 (2016)

8. S. M. Li, Z. C. Ren, L. J. Kong, S. X. Qian, C. H. Tu(*),Y. N. Li, and H. T. Wang(*), “Unveiling Stability of Multiple Filamentation Caused by Axial-Symmetry Breaking of Polarization”, Photon. Res. 4, B29-34(2016)

7. X. Z. Gao, Y. Pan, S. M. Li, D. Wang, Y. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Vectoroptical fields broken in the spatial frequency domain,” Phys. Rev. A 93, 033834(2016)

6. Y. Pan, Z. C. Ren, S. X. Qian, X. Z. Gao, Y. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Uniformly elliptically-polarizedvector optical fields,” J. Opt. 17, 035616 (2015)

5. X. Z. Gao, Y. Pan, M. Q. CaiY. N. LiC. H. Tu(*)H-T. Wang(*)“Hyperbolic-symmetry vector fields”Opt. Express 23, 32238-32252 (2015)

4. Z. C. Ren, L. J .Kong, S. M. Li, S. X. Qian, Y. N. Li, C. H. Tu(*), and H. T. Wang(*), “Generalized Poincare sphere,” Opt. Express 23, 26586-26595 (2015)

3. M. Q. Cai, C. H. Tu(*), H. Zhang, S. Qian, K. Lou,Y. Li, and H. T. Wang(*), “Subwavelength multiple focal spots produced by tigh tfocusing the patterned vector optical fields,” Opt. Express 21, 31469-31482 (2013)

2. C. H. Tu, Y. X.Deng, M. Q. Cai, Z. C.Huang, Y. N. Li, F. Y. Lu, and E. B. Li, “Theoretical study on instantaneous linewidth of Fourier-domain mode-locked fiber lasers”, Optics Comm. 285,5287-5292 (2012)

1. C. H. Tu, Z. C. Huang,K. Lou, H. J. Liu, Y. S. Wang, Y. N. Li, F. Y. Lu and H. T. Wang, “Efficient green-light generation by frequency doubling of a picosecond all-fiber ytterbium-doped fiber amplifier in PPKTP waveguide inscribed by femtosecond laser direct writing”, Opt.Express18,25183-25191(2010)


申请或授权发明专利

1.李勇男,娄凯,钱升霞,涂成厚,王慧田,一种飞秒激光直写制备微孔阵列的系统与方法,授权日:2014.12.03,中国ZL201310007951.7

2. 涂成厚,蔡孟强,李萍萍,潘岳,李勇男,王慧田,一种基于动态调控的焦场轨迹制作微结构的装置,授权日:2018.1.30,中国,ZL201510860470.X

3. 涂成厚,蔡孟强,潘岳,戴凡,李勇男,王慧田,一种基于飞秒激光的菲涅尔波带片阵列制作方法及应用,授权日:2019.2.26,中国,ZL201610720185.2

4. 涂成厚,王珂,王强,张洪爽,李勇男,王慧田,一种矢量贝塞尔光束生成装置, 申请日: 2019.03 .26 申请号: 201910230839. 7

5.刘瑞,孔令军,齐文荣,田倩倩,李勇男,涂成厚,王慧田,一种集成化的矢量光场生成器, 申请日: 2019 .01 .31 ,申请号: 201910096306. 4






学术交流

参加国内外会议

1. Asia Photonics 2010 ,Beijing,October  18 - 20, 2010

Chenghou Tu,Yujia Weng, Zhangchao Huang and Fuyun Lu, “Experimental measurements ofultrashort pulse from an all-normal-dispersion Yb-doped fiberlaser with SHG-FROG using principal component generalized projections algorithm”,Proc.SPIE 7847, 784717 (2010)

2. POEM2010Topic-LTA) The International Photonics and OptoElectronics Meetings, Wuhan, November 3 - 5, 2010

Chenghou Tu, Zhangchao Huang and Fuyun Lu, “Frequency Doubling of Femtosecond Yb-doped FiberLaser SourceBased on PPKTP Waveguide Inscribed by Femtosecond Laser Pulses”, OralPresentation.

3. The 2nd Russian-Chinese Laser Physics Symposium (RCLPS-2012), Moscow, Russia,October 25- November 1, 2012

Chenghou Tu, KaiLou, Yongnan Li and Hui-Tian Wang, “Femtosecond vectoroptical field and itsapplications in microfabrication”, Oral Presentation.

4. APS March Meeting 2014, Denver, Corolado,  March 2-7,  2014

Chenghou Tu, Hui-Tian Wang, Mengqiang Cai and Yongnan Li, “Focusing of Patterned Vector Optical Fields and their Applications”, Oral Presentation.

Chenghou Tu, and Hui-Tian Wang, “Focusing engineering of patterned vectoroptical array fieldsand its applications in microfabrication”, OralPresentation.

5. The conference on Advances in Optoelectronics and Micro/nano-optics 2014(AOM2014)Xian, September 18-20 , 2014

 Hui-Tian Wang, Chenghou Tu, Mengqiang Cai and Yongnan Li, “Focal fieldregulation of patterned vectoroptical fields and its application infabricating micro-structures”,Invited Presentation.

6. International Conference on Manipulation, Manu­facturing and  Measurement on theNanoscale 2014 (3M-NANO 2014),Taipei, October 27-31 , 2014

Chenghou Tu,Hui-Tian Wang, Mengqiang Cai and Yongnan Li, “Researchonfemtosecond laser processing by using patterned vector optical fields”, Invited Presentation.

7.Chenghou Tu, “Vector optical field and its applications in micro-fabrication,” The 5th International Symposium on Laser Interaction with Matter (LIMIS2019), Nov. 11-13, 2019 (Oral), Changsha, China

8. 参加中国物理学会秋季学术会议,2009-2019. 其中2016年做光物理分会场邀请报告。











荣誉奖励

1. 获武汉市科技进步二等奖一项(排名第五)(2005年)

2. 南开大学教学成果二等奖一项(注:集体奖项)(2013

3. 天津市级教学团队(大学物理学基础)成员(2014年)

4. 天津市劳动示范集体(物理学术竞赛教学团队)成员(2016年)

5. 天津市级教学团队(物理学术竞赛教学团队)成员 (2017年)

6. 指导的本科生“国创”项目获南开大学本科生创新科研计划特等奖(2017

7. 指导的本科生毕业论文获天津市“优秀毕业论文”(2017



学术成果

学位: 博士

毕业院校: 南开大学

邮件: tuchenghou@nankai.edu.cn

办公地点: 五教208室

电话:

出生年月:

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