基于非线性镜锁模的中红外超快激光器理论及实验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    91950106
  • 项目类别：
    重大研究计划
  • 资助金额：
    80.0万
  • 负责人：
    赵丽娜
  • 依托单位：
    山东师范大学
  • 学科分类：
    A2208.光学材料与器件物理
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Ultrafast lasers in Mid-IR range have important applications in fields of spectroscopy, medicine, military affairs et. al. The commonly-used way to obtain this type of laser sources is by techniques of optical parametric oscillation or mode-locking (saturable absorbers, nonlinear polarization rotation). Nonlinear mirror mode-locking is a type of passively mode locking, a method to compress pulse using Kerr-like effect, and a new route to generate the Mid-IR laser sources. Nonlinear mirror mode-locking based on optical superlattices has many advantages such as: large modulation depth, high damage threshold and flexible design. In the proposed project, the nonlinear mirror mode-locking is used to realize Mid-IR ultrafast laser. Theoretically, the interaction between light and media will be analyzed by using coupled wave equations to simulate the mechanism of nonlinear mirror mode locking. Experimentally, the Erbium ion doped laser media will be used as the gain media, and stable, compact femtosecond Mid-IR laser will be realized by optical superlattices nonlinear mirror mode locking.
中红外超快激光在光谱学、医学、军事等方面有着重要应用，正引起人们越来越多的关注和研究兴趣。目前，中红外超快激光通常由光参量振荡，或由可饱和吸收体、非线性偏振旋转镜通过锁模技术产生。非线性镜锁模技术是近些年新发展的一种被动锁模技术，是通过类克尔效应实现锁模、压缩脉冲的一种方法，是获得中红外新波段光源的一种新技术途径。基于光学超晶格的非线性镜锁模具有调制深度大、损伤阈值高、设计灵活等特点，针对中红外激光稳定性、系统复杂的问题能够提供适当的解决方案。本项目拟使用超晶格非线性镜锁模技术，利用掺铒激光介质，实现中红外超快激光输出。理论上，通过由广义非线性薛定谔方程构建的耦合波方程组，分析光与物质的相互作用过程，模拟非线性镜锁模的动力学过程；实验上，发挥光学超晶格损伤阈值高、群速失配小、倍频效率高、设计灵活的优势，利用掺铒激光介质，结合光学超晶格非线性镜锁，实现系统稳定、小型化的飞秒中红外激光器。

结项摘要

通过本项目，我们建立了一套模拟非线性镜锁模动力学过程的完整理论系统，该系统不仅应用于中红外波段，还可应用于透光范围内的其它任意波段。通过实验掌握了非线性镜锁模的运行机制，确定了稳定、高效锁模的条件。利用非线性镜锁模对光场时域进行调控，实现了皮秒量级、平均功率瓦量级的中红外超快激光。. 理论上，模拟了光场经过激光增益介质、非线性晶体时的动力学过程，建立了脉冲演化轨迹。模拟了基频光非线性反射率和脉冲压缩因子随腔内功率密度的变化、由量子噪声开始至脉冲稳定的动力学过程及输出镜反射率变化时腔内功率密度和脉冲时间的变化。腔内功率密度越高，非线性反射率越高，脉冲压缩越明显。腔内由量子噪声起振，经过多次振荡后稳定的过程，最小脉冲宽度为431fs。实验上，利用Tm:YLF激光晶体为增益介质，采用四镜激光谐振腔，利用非线性镜锁模，获得了最高功率1.9W的中红外超快激光，脉冲持续时间为12ps。. 此外，我们还研究了2μm中红外自调Q涡旋激光。由于Tm:YAP晶体具有很好的自Q调性能，利用其热透镜效应，获得了自调Q涡旋激光。涡旋光束最高功率达到83mW，最大重复频率为75.458kHz，最短脉冲时间为1.71 μs，对应单脉冲能量和峰值功率分别为1.10μJ和0.643W，中心波长在1937.9nm。. 实验所获得的中红外超快激光在军事、医疗、遥感等领域有着潜在的重要应用价值。尤其在军事领域，通过对分子的光谱探测实现大气监测，及利用红外激光制导，对目标进行探测、跟踪，实现光电对抗。

项目成果

期刊论文数量（20）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
High-power 2.8 μm lasing in a lightly-doped Er:CaF2 crystal
轻掺杂 Er:CaF2 晶体中的高功率 2.8 μm 激光发射
  • DOI：
    10.1016/j.jlumin.2022.119089
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Journal of Luminescence
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Mengyu Zong;Yunfei Wang;Zhen Zhang;Jingjing Liu;Lina Zhao;Jie Liu;Liangbi Su
  • 通讯作者：
    Liangbi Su
Wavelength-Tunable Nonlinear Mirror Mode-Locked Laser Based on MgO-Doped Lithium Niobate
基于掺杂MgO铌酸锂的波长可调谐非线性镜面锁模激光器
  • DOI：
    10.3390/cryst10100861
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Crystals
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Zhao Lina;Tong Luyang;Cai Fangxin;Yuan Ye;Cai Yangjian
  • 通讯作者：
    Cai Yangjian
Asymmetric nonlinear-mode-conversion in an optical waveguide with PT symmetry
具有 PT 对称性的光波导中的非对称非线性模式转换
  • DOI：
    10.1007/s11467-022-1177-y
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Frontiers of Physics in China
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chen Changdong;Liu Youwen;Zhao Lina;Hu Xiaopeng;Fu Yangyang
  • 通讯作者：
    Fu Yangyang
2.7?m laser properties research of Er:Y2O3 crystal
Er:Y2O3晶体2.7μm激光特性研究
  • DOI：
    10.1016/j.infrared.2022.104460
  • 发表时间：
    2022-11-25
  • 期刊：
    INFRARED PHYSICS & TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Zong，Mengyu;Hou，Wentao;Xu，Jun
  • 通讯作者：
    Xu，Jun
Optical bistability in gap-plasmon metasurfaces in consideration of classical nonlocal effects
考虑经典非局域效应的间隙等离激元超表面的光学双稳定性
  • DOI：
    10.1364/oe.396713
  • 发表时间：
    2020-07-06
  • 期刊：
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Ning, Tingyin;Liang, Huawei;Zhao, Lina
  • 通讯作者：
    Zhao, Lina

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

急性心肌梗死诱发室性心律失常研究进展
  • DOI：
    10.13194/j.issn.1673-842x.2019.10.023
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    辽宁中医药大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李小贾;赵丽娜;王璐璐;刘磊;蒋志明;吴子建
  • 通讯作者：
    吴子建
基于相关性分析的下肢假肢步行模式预识别方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    东南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    苟斌;刘作军;赵丽娜;杨鹏
  • 通讯作者：
    杨鹏
移动互联网环境下通信产业链纵向整合模式研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    工业技术经济
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    滕颖;楚燕梅;赵丽娜
  • 通讯作者：
    赵丽娜
基于隐马尔可夫模型的动力型下肢假肢步态预识别
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    机器人
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵丽娜;刘作军;苟斌;杨鹏
  • 通讯作者：
    杨鹏
Photon-assisted mesoscopic t
光子辅助介观技术
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵丽娜;赵宏康*
  • 通讯作者：
    赵宏康*

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

赵丽娜的其他基金

腔内调制产生超快涡旋阵列激光及其应用研究
  • 批准号：
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    55 万元
  • 项目类别：
    面上项目
腔内调制产生超快涡旋阵列激光及其应用研究
  • 批准号：
    12274267
  • 批准年份：
    2022
  • 资助金额：
    55.00 万元
  • 项目类别：
    面上项目
基于光学超晶格非线性镜锁模的全固态可调谐超快激光器研究
  • 批准号：
    11404196
  • 批准年份：
    2014
  • 资助金额：
    30.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
基于人工构建二维准晶的非线性光学特性研究
  • 批准号：
    11247022
  • 批准年份：
    2012
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    专项基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
关闭
close
客服二维码