压电光电子学效应调控的电泵浦随机激光器和纳米激光器

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11574033
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2208.光学材料与器件物理
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Random lasers, especially the electrically pumped random lasers have attracted researcher's widespread attentions and been a focus field in the world for it's important theoretical value and potential applications.In a random laser system, the absence of mirrors greatly simplifies laser design,but the emission directionality or frequency tunability is lost, seriously hindering prospects for this simple laser. Therefore, how to improve the controllability and tunablity of the random laser's emission directionality and frequency has been a bottleneck problem of constraining random laser practical applications. To solve this difficult problem, we will utilize piezo-phototronic effect to control and tune the output character of the electrically pumped random lasers by combinating experimental research methods and theoretical analysis method. The main contents include : 1) research on the physical mechanisms of the piezo-phototronic effect tuning the emission intensity and directionality of the electrically pumped random lasers and realizing low threshold random lasers with stability output; 2) Research theoretically the physical mechanism of piezo-phototronic effect tuning the emission wavelength in stimulated emission process, and further optimize the random lasers; 3)Research on the effect of electrod geometry and the strain's pattern on the output behaviors of the electrically pumped random lasers, to achieve random laser with low-threshold and controlled by piezo-phototronic effect. 4) Reveal the relations between emission from single unit and random lasing in a random laser system by studying the effet of the single nanowire's diameter and distance between the adjacent nanowires on the random lasing, furtherly to explore the working mechanism of the electrically pumped random laser; 5) On the basis of random lasers research,the piezo-phototonic effect will be used to tune the nano lasers and the arrayed lasers. The results of this project will play a key role to extend the contents of piezophototronic, greatly promote the application of random laser and to clear the working mechanism of random lasers.
随机激光尤其是电泵浦的随机激光研究具有极其重要的理论意义和潜在的应用价值,受到研究者的广泛关注。其中,电泵浦随机激光的内在随机性和不可调控性已经成为制约其应用的瓶颈问题,是随机激光领域的一个重要研究课题。本项目拟利用实验和理论相结合的方法研究压电光电子学效应对电泵浦随机激光的调控作用,探索随机激光的可调控输出问题。主要研究内容包括:1)研究压电光电子学效应对电泵浦随机激光强度和输出方向的调控机制,实现低阈值稳定工作的随机激光;2)研究压电光电子学效应在光受激辐射过程中的波长调控机制;3)设计并优化电泵浦随机激光器的电极形状和压力模板形状,实现压电调控的随机激光;4)研究单根线发光和随机激光的关系,探索电泵浦随机激光的工作机制;5)研究压电光电子学效应调控的纳米激光器和阵列激光器的输出特性。研究成果将对丰富压电光电子学效应物理内涵具有重要意义,为随机激光的应用起到积极的促进作用。

结项摘要

随机激光因其独特的光谱特性在高亮无散斑照明领域存在重要的应用价值。本项目初步探索了压电光电子学效应对电泵浦随机激光的调控作用,初步观察到压电光电子学效应对随机激光辐射的调控作用,实现的电泵浦随机激光在发光均匀性和寿命方面还需要进一步优化。并在随机激光的可调控输出和性能优化、光电过程的调控机制、高效微纳光学结构设计三方面开展了一些列研究工作,主要包括:①研究了随机体系中的共振能级转移过程及其对随机激光的调控作用,实现了多色相干随机激光的输出;②利用富含纳米缝隙的金属纳米颗粒对受激辐射的增强作用,实现了低阈值的可覆盖可见光波段的相干随机激光;③利用富含纳米缝隙的多尺度金属颗粒的非线性散射特性,实现了线宽高度可调的随机激光;④实现了动量空间为圆环的随机激光,探索了在显微成像领域的应用潜能;⑤提出了一种基于时域谱中相对泵浦光的延迟时间和上升时间测量阈值的新方法;⑥提出了热释电光电子学效应,利用光自诱导的热释电效应实现了快速响应的氧化锌基自功能紫外探测器;⑦基于柔性肖特基接触光电探测器,揭示了初级热释电效应和次级热释电效应分别对瞬态光电流和稳态光电流的调控作用;⑧利用辐照光的斩波频率最优化光电探测器光电响应性能;⑨通过调控氧化锌中的表界面态与热释电光电子学效应的耦合作用,实现了光电探测器性能的大幅提升;⑩利用类森林纳米结构提升了光电化学系统的光电转换效率,并用光学干涉方法实现了氧化锌纳米线和银纳米花结构的阵列化合成,实现了可大面积制备的长程有序高性能SERS基底,实现了富含大量纳米缝隙的银纳米花和石墨烯纤维的结构组装,制备出高活性的SERS柔性基底。研究结果不仅对高效、节能光电转换系统的设计提供了重要的研究方案和技术思路,也为随机激光的实际应用起到积极的推动作用。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Light-induced pyroelectric effect as an effective approach for ultrafast UV nanosensing
光致热释电效应是超快紫外纳米传感的有效方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Nature Communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Zhaona Wang;Ruomeng Yu;Caofeng Pan;Zhaoling Li;Jin Yang;Fang Yi;Zhong Lin Wang
  • 通讯作者:
    Zhong Lin Wang
Line Width-Tunable Random Laser Based on Manipulating Plasmonic Scattering
基于操纵等离子体散射的线宽可调谐随机激光器
  • DOI:
    10.1021/acsphotonics.9b00508
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Photonics
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Shi Xiaoyu;Chang Qing;Bian Yaoxing;Cui Hongbiao;Wang Zhaona
  • 通讯作者:
    Wang Zhaona
Frequency Response Characteristics of Pyro-phototronic Effect based UV Detectors
基于热释光电子效应的紫外探测器的频率响应特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Nano Energy
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Yunjie Feng;Yongle Zhang;Ying Wang;Zhaona Wang
  • 通讯作者:
    Zhaona Wang
Broadband plasmonic silver nanoflowers for high-performance random lasing covering visible region
用于覆盖可见光区域的高性能随机激光的宽带等离子体银纳米花
  • DOI:
    10.1515/nanoph-2017-0010
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    NANOPHOTONICS
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Chang, Qing;Shi, Xiaoyu;Wang, Zhaona
  • 通讯作者:
    Wang, Zhaona
Flexible and smart fibers decorated with Ag nanoflowers for highly active surface‐enhanced Raman scattering detection
装饰有银纳米花的柔性智能纤维可实现高活性表面增强拉曼散射检测
  • DOI:
    10.1002/jrs.5644
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Journal of Raman Spectroscopy
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Tong Junhua;Xu Zhixing;Bian Yaoxing;Niu Yutao;Zhang Yongyi;Wang Zhaona
  • 通讯作者:
    Wang Zhaona

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其他文献

基于等离激元反馈的薄膜随机激光器(邀请论文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    翟天瑞;李松涛;王兆娜;石锦卫;刘大禾;张新平
  • 通讯作者:
    张新平
span id=chTitle推导广义的反射定律和折射定律的两种方法/span
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    College Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩璐;王兆娜
  • 通讯作者:
    王兆娜

其他文献

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王兆娜的其他基金

动量空间随机激光结构光场构建及其超分辨成像应用
  • 批准号:
    92150109
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    80 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
热释电光电子学效应增强的氧化锌基紫外光电探测器
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
无序介质中实现光放大的物理机制研究
  • 批准号:
    11104016
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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