段必輝 (Pi-Hui Tuan)   

助理教授

國立交通大學電子物理博士
研究領域：光學及聲學系統的圖斑生成、雷射物理、聲波粒子操縱、量子及波動混沌
研究室：物理館Room 409
實驗室：物理館Room 407
電話(office)：05-2720411 轉 66322
(Lab)：05-2720411 轉 61353

E-mail：phtuan@ccu.edu.tw

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經歷：

國立中正大學物理系助理教授 (2019/08~)
國立交通大學電子物理系博士後研究員 (2016/08~2019/06)

研究方向：

(a) 高功率脈衝雷射光渦生成技術
雷射光渦(laser optical vortices)因具有角動量，不僅可以應用在光學鑷夾及泵浦等微粒捕捉以及流體驅動領域，亦可作為長距離光通訊的重要資訊單元。我的研究工作之一是利用半導體端面激發的固態雷射技術，產生有多樣空間圖斑的高功率雷射脈衝，進而搭配光學模態轉換產生具有豐富角動量密度分布的高階雷射光渦場。未來也將持續發展雷射光渦再微粒及流體驅動上的技術。

(b) 平板振動表面聲場操縱
克拉德尼平板振盪系統(Chladni vibrating plate systems)在聲學及物理學許多研究範疇都扮演相當重要的啟蒙角色。這個將聲音視覺化富有歷史卻仍引起普羅大眾廣泛興趣的科普實驗不僅可作為演示波動物理重要的經典範例，亦可以其為基礎開發新穎的表面聲場微粒操縱裝置(請參考：Nat. Commun. 7, 12764 (2016). DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms12764)。我的研究工作之一是利用耦合共振的理論來分析並預測各種不同形狀、材質平板的共振模態，並藉由調變驅動源的位置、頻率、相位等參數，實現可彈性調整行進路徑的粒子操縱技術。未來亦期待以此技術為基礎推廣至三維聲場的操控，進行聲波懸浮(acoustic levitation)的相關研究。

(c) 耦合共振系統的模態分析
共振系統廣泛地存在於自然界與科技應用中。不同共振系統間的交互作用常使彼此原有的共振頻譜及模態發生改變，進而衍伸許多複雜且有趣的物理現象。過去在研究平板振盪這個巨觀的共振系統時，我發現其中蘊藏著相當微妙的強耦合共振物理圖像，可以清楚地與耦合共振的理論模型聯結。此發現對於將耦合共振理論應用在真實光學、聲學共振系統的設計有潛在的助益。我的研究方向之一將會推廣現有已發展的理論，進一步套用至探討樂器和光學、聲學超穎介面(metasurface)等複雜耦合共振系統中有趣的物理行為。

(d) 光學及聲學系統圖斑生成
光學及聲學系統中波的干涉現象常導致許多複雜且美麗的圖騰(patterns)生成，如：光學共振腔中雷射橫向光斑呈現的豐富利薩如曲面(Lissajous parametric surfaces)、光學準晶格(quasi-crystal)及超晶格(super lattice)的干涉圖騰、平板振盪系統的Chladni節線圖樣、表面水波的Faraday wave……等。我的研究工作之一是探討這些系統中圖斑生成的機制和其背後的數學模型，以期將建立完整的理論分析套用在實驗系統上，更有彈性且可靠地產生豐富多變的波動圖騰，不僅開發潛在的應用也揭露物理學中的藝術美。
　

教學：

 112 學年度第 2 學期

 1. 基礎物理實驗學（四）B組 Experiments on Fundamental Physics (IV)B
 2. 光電物理 Electro-Optics (全英語授課/English-taught)