拓扑绝缘体锁模拉曼光纤激光产生机理及实验研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61505124
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0506.激光
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Passively mode-locked ultra-short pulses at 1.6-1.8 μm have attracted considerable attention due to their important applications in areas such as telecommunications, atmosphere monitoring, biomedicine and national defense. However, ultra-short pulsed lasers operating at this wavelength range are generally not available owing to the lack of appropriate laser gain medium and nonlinear saturable absorption mode-locking components. In this application, an effective lasing scheme is proposed for the requirement of ultra-short pulsed laser sources at this special wavelength range of 1.6-1.8 μm, by using a new ultra-broad nonlinear saturable absorber of topological insulator (TI) as the mode-locker in wavelength-flexible Raman fiber lasers. Different to traditional rare-earth-ion-doped mode-locked lasers with typical energy storage process, the SRS process in Raman fiber laser counterparts is characteristic of its immediate gain response and fast energy transfer. The broadband nonlinear optical properties of TIs will be investigated in this application. In addition, the mode-locked pulse building-up process in Raman fiber lasers is experimentally investigated including the impact of TIs’ specific parameters such as recovery time and modulation depth. The intrinsic relationship between the characteristics of the TIs and the time-frequency properties of ultrafast pulses will also be studied. Based on the qualified TI saturable absorber with appropriate parameters, potential to obtain a stable, broadly tunable laser emission in the particular wavelength range of 1.6-1.8 μm will be explored experimentally.
1.6-1.8 μm被动锁模超短脉冲激光在光通信、大气监测、生物医学、国防等领域具有重要应用,但因缺少合适的激光增益介质和非线性可饱和吸收器件,该波段的超短脉冲激光一般难于直接产生。本项目拟针对1.6-1.8 μm特定波段超短脉冲激光的应用需求,结合拓扑绝缘体的宽带非线性可饱和吸收特性,提出拓扑绝缘体可饱和吸收体锁模拉曼光纤激光器的技术路线。与传统稀土离子掺杂类锁模激光器脉冲建立过程不同,拉曼过程的能量转移和激光增益具有瞬时性,本项目将实验研究拓扑绝缘体的宽带可饱和吸收特性,探索拓扑绝缘体超快恢复时间、调制深度等参数对的拉曼光纤激光光源的锁模启动和脉冲建立过程的影响,揭示拓扑绝缘体各宏观参数与拉曼锁模脉冲时域频域特性的内在关系;在此基础上制备参数合适的拓扑绝缘体锁模器件,最终实现1.6-1.8 μm波段稳定、宽调谐的超短锁模脉冲激光输出。

结项摘要

1.6-1.8 μm被动锁模超短脉冲激光在光通信、大气监测、生物医学、国防等领域具有重要应用,但因缺少合适的激光增益介质和非线性可饱和吸收器件,该波段的超短脉冲激光一般难于直接产生。本项目针对1.6-1.8 μm特定波段超短脉冲激光的应用需求,结合拓扑绝缘体的宽带非线性可饱和吸收特性,提出拓扑绝缘体可饱和吸收体锁模拉曼光纤激光器的技术路线。项目执行期间取得的主要进展和成果包括:成功制备出高性能拓扑绝缘体用于拉曼锁模,实现了稳定的基于拓扑绝缘体可饱和吸收器件的百皮秒谐波锁模脉冲序列,并与基于非线性偏振旋转的拉曼锁模进行比较,探索拓扑绝缘体超快恢复时间、调制深度等参数对拉曼光纤激光光源的锁模启动和脉冲建立过程的影响,揭示了拓扑绝缘体各宏观参数与拉曼锁模脉冲时域频域特性的内在关系;在基本完成项目计划和指标的基础上,将拓扑绝缘体可饱和吸收体的工作波长进一步拓展到3μm波段,实验研究了中红外可调谐Er:ZBLAN调Q和锁模光纤激光器,并获得了宽波长范围可调的稳定脉冲序列输出,进一步验证拓扑绝缘体宽带工作特性和超快恢复特性。通过本项目的研究,对基于受激拉曼散射(SRS)非线性增益的新型激光器的锁模机理有了更深刻的认识,同时对拓扑绝缘体在特定波段的饱和吸收特性提供理论和实验依据,为发展新型特殊波段宽调谐超短超快光纤激光器件起到了参考和借鉴作用。基于项目执行期取得的进展和成果共发表高水平SCI论文13余篇,申请获得国家级、省部级项目共3项,培养硕士生2名、博士生1名。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Stable Q-switched operation of a resonantly diode pumped Er: YAG laser at 1617 and 1645 nm by Cr2 :ZnSe crystal
Cr2:ZnSe 晶体谐振二极管泵浦 Er: YAG 激光器在 1617 和 1645 nm 处稳定调Q
  • DOI:
    10.1142/s0218863517500473
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Nonlinear Optical Physics and Materials
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Tang Pinghua;Zhang Feijuan;Wu Man;Huang Bin;Liu Jun;Qi Xiang;Liu Boquan;Zhao Chujun
  • 通讯作者:
    Zhao Chujun
Stable and Efficient Pulsed Mid-Infrared Laser Generation from an Er3+-Doped ZBLAN Fiber Laser
使用 Er3 掺杂 ZBLAN 光纤激光器产生稳定高效的脉冲中红外激光
  • DOI:
    10.1007/s10946-018-9704-6
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Journal of Russian Laser Research
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Wu Man;Liu Jun;Li Yin;Tang Pinghua;Li Y;Tang PH
  • 通讯作者:
    Tang PH
Active control of adiabatic soliton fission by external dispersive wave at optical event horizon
光学视界外色散波主动控制绝热孤立子裂变
  • DOI:
    10.1364/oe.25.028556
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Deng Zhixiang;Wang Xinlin;Liu Jun;Huang Xianwei;Zhao Chujun
  • 通讯作者:
    Zhao Chujun
Graphene/MoS2 heterostructure: a robust mid-infrared optical modulator for Er3+-doped ZBLAN fiber laser
石墨烯/MoS2异质结构:用于Er3掺杂ZBLAN光纤激光器的稳健中红外光调制器
  • DOI:
    10.3788/col201816.020012
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Tang Pinghua;Tao Yue;Mao Yuliang;Huang Zongyu;Liang Shengnan;Chen Xinhang;Qi Xiang;Wu Man;Huang Bin;Zhao Chujun;Liu Jun;Qi X;Zhao CJ
  • 通讯作者:
    Zhao CJ
Widely Wavelength-Tunable Mid-Infrared Fluoride Fiber Lasers
宽波长可调谐中红外氟化物光纤激光器
  • DOI:
    10.1109/jstqe.2017.2720964
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Liu Jun;Wu Man;Huang Bin;Tang Pinghua;Zhao Chujun;Shen Deyuan;Fan Dianyuan;Turitsyn Sergei K.
  • 通讯作者:
    Turitsyn Sergei K.

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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    臧家业;王昊;刘军;于志刚;吴念;冉祥滨
  • 通讯作者:
    冉祥滨

其他文献

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相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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