波长量级定向发射的低阈值微盘激光器的基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11204055
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2206.微纳光学与光子学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

With the rapid progess on the eccnomy, enviromental pollution and energy crisis have become a serious problem for our country and obstacled the sustainable development. Thus energy-saving and enviroment protection is one of the strategic objectives of the national 12th five-year plan to achieve the eccnomic transformation and personal income growth. As the key element of optical storage, optical computing, integrated optics, laser printing, and optical interconnect, micro-laser also faces the challenging from the new concept of green eccnomy, e.g., the energy consumption must be significantly reduced while maintianing the unique laser properties such as unidirectional outputs and ultra-low threshold. However, the regular microlasers, especially the wavelength-scale lasers with lower energy consumption, always have a trade-off between the unidirectional emission and high Q factors. Some designs with unidirecitonal outputs are associated with the serious Q-spoiling, whereas the high Q ones have nearly isotropic outputs. Therefore, the breakthrough in both concepts and technologies is required and essential. In this project, based on our former studies on microlasers, we will focus on the formation of ultra-low threshold unidirectional laser emission. By introducing the mode coupling theory and the field pattern reconstruction, we will be able to obtain unidirectional emission from ultrahigh Q resonances that have non-directional outputs initially. Our new mechanism and the corresponding ultra-low energy consumption wavelgnth-sacle lasers will shed light on the applications of energy-saving on-chip coherent light sources and quantum light sources.
发展低能耗绿色产业以实现国家经济转型、国民收入增长是我国十二五期间的重大战略目标之一。作为一种广泛应用的关键元件,微型激光器也面对着严峻挑战- - 即在保持现有激光特性的同时完成降低能耗的目标。对于微型激光腔体设计而言,尤其在低能耗所需要的波长量级的小型腔内,光的能耗降低和激光的定向发射等性质存在一定的矛盾:单方向发射的微腔的Q值很低,而高Q值微腔一般不存在单向出射。通过本项目的实施,申请人计划在原有的微型激光器研究的基础上,通过理论设计和工艺改进两个方面,开展低能耗定向发射的半导体激光器的研究。通过模式耦合带来的模场的相互作用,设计、制备出一种具有高Q值(低阈值)、单向发射的波长量级或亚波长量级的微型激光器,进而揭示出波长量级低能耗激光器的设计机制,为低能耗集成激光光源以及量子光源的发展奠定基础。

结项摘要

本项目针对微型谐振腔很难存在高品质因子和定向发射共存的难题展开研究,得到了以下几个方面的研究成果。1)研究了微腔内的模式耦合,首次提出了利用模式耦合降低光学微腔内的动态隧穿的新机制,从而提高了微腔的品质因子,并提出了一种利用远场发射观察动态隧穿抑制过程(coherent destruction of the tunneling)的新方法;2)利用微腔内的模式耦合,提出了一种微变形度的光学微腔,使其能够在产生单向激光出射的同时,Q值远超过现有的制备的极限;3)研究了圆形微腔和变形微腔的耦合,通过这种光分子微腔得到了高Q值和单向激光出射的共存,同时利用这种高Q值和单向出射可以突破现有的高灵敏探测的极限,达到1个纳米左右的探测精度。4)利用光分子耦合腔,首次阐明了光分子中模式耦合带来的inverse Vernier effect,为光分子激光的研究提供了新的理论基础。5)研究了多边形单晶微腔内的激光模式,提出了一种利用模场耦合降低多边形微腔内准可积泄漏的新机制,同时得到了单纵模的激射。6)针对现有的半导体材料制备上的困难,我们进一步研究了新型的发光材料以及其对应的激光性质。.在本项目的支持下共发表学术论文30余篇,其中包括Advanced Optical Materials一篇,ACS Photonics一篇, Scientific Reports五篇,Physical Review A 三篇,Optics Letters两篇,Optics Express 3篇, Carbon一篇,Nanoscale一篇, Optics Material Express两篇,以及Plasmonic一篇。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
Inversed Vernier effect based single-mode laser emission in coupled microdisks.
耦合微盘中基于反游标效应的单模激光发射。
  • DOI:
    10.1038/srep13682
  • 发表时间:
    2015-09-02
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Li M;Zhang N;Wang K;Li J;Xiao S;Song Q
  • 通讯作者:
    Song Q
Single Nanoparticle Detection Using Far-field Emission of Photonic Molecule around the Exceptional Point.
利用异常点周围光子分子的远场发射进行单纳米粒子检测。
  • DOI:
    10.1038/srep11912
  • 发表时间:
    2015-07-07
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhang N;Liu S;Wang K;Gu Z;Li M;Yi N;Xiao S;Song Q
  • 通讯作者:
    Song Q
Coherent destruction of dynamical tunneling in asymmetric resonant cavities
非对称谐振腔动态隧道的相干破坏
  • DOI:
    10.1103/physreva.87.013831
  • 发表时间:
    2013-01-28
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Song, Qinghai;Zeng, Chao;Xiao, Shumin
  • 通讯作者:
    Xiao, Shumin
Three-dimensional light confinement in PT-symmetric nanocavity
PT对称纳米腔中的三维光限制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Wenzhao Sun;Zhiyuan Gu;Shumin Xiao;Qinghai Song
  • 通讯作者:
    Qinghai Song
Enhanced second-harmonic generation from nonlinear optical metamagnetics
非线性光学元磁学的增强二次谐波产生
  • DOI:
    10.1364/oe.22.026613
  • 发表时间:
    2014-11-03
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Sun, Shang;Yi, Ningbo;Xiao, Shumin
  • 通讯作者:
    Xiao, Shumin

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其他文献

热带雨林冠层树种绒毛番龙眼树冠蒸腾及其与气候因子的关系
  • DOI:
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    --
  • 作者:
    宋清海;张一平;谭正洪;赵俊斌;赵俊福;张翔
  • 通讯作者:
    张翔
2001-2020年澜湄流域热带地区土地覆被变化对蒸散发的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈厚兵;陈耀亮;宋清海;Montri Sanwangsri;Nuttapon Khongdee;张晶
  • 通讯作者:
    张晶
热带雨林冠层树木和藤本之间光合作用特征参数比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵俊福;谭正洪;宋清海;张一平;董丽媛;李愿旭
  • 通讯作者:
    李愿旭
Using digital cameras for comparative phenological monitoring in an evergreen broad-leaved forest and a seasonal rain forest
利用数码相机进行常绿阔叶林和季节性雨林物候对比监测
  • DOI:
    10.1016/j.ecoinf.2012.03.001
  • 发表时间:
    2012-07
  • 期刊:
    Ecological Informatics
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    宋清海
  • 通讯作者:
    宋清海
The effect of drought stress on self-organisation in a seasonal tropical rainforest
干旱胁迫对季节性热带雨林自组织的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ecolmodel.2013.06.010
  • 发表时间:
    2013-09
  • 期刊:
    Ecological Modelling
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    宋清海
  • 通讯作者:
    宋清海

其他文献

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宋清海的其他基金

回音壁微腔中的光学BIC模式及应用
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    12334016
  • 批准年份:
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手性介质超构表面内连续域中束缚态及其线性、非线性光学应用研究
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  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
微纳结构中的光场调控
  • 批准号:
  • 批准年份:
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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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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