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基于超快激光成丝中THz双折射效应的THz偏振调控机制研究

批准号:
12074198
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
刘伟伟
依托单位:
学科分类:
超快超强光物理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘伟伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
申请人课题组率先发现了飞秒激光成丝中的THz双折射现象,为实现宽带、高强度THz波偏振调控技术提供了新思路。但目前对这一现象还缺乏理解,亟待深入研究。为此,项目围绕光丝内THz双折射现象出现的实验条件、THz折射率时空演变物理机制、调控光丝辐射THz偏振性质的物理参数等关键科学问题,按照实验规律—>物理机制—>调控方法的总体思路开展研究工作。目标建立描述光丝中THz双折射现象的物理模型、掌握基于成丝现象的THz波偏振调控方法,并完成THz波偏振调控演示实验装置一套。项目研究一方面将有助于丰富对于成丝过程中的光与物质相互作用动力学的基础科学认知,进一步拓展该领域的前沿;另一方面,实现一种简单易行的THz脉冲偏振调控技术,推动宽带、高强度THz源在物理、化学、材料、生物、医药等领域波谱分析和成像的广泛应用。
英文摘要
The applicant has recently found THz birefringence inside femtosecond laser filament in air. It has provide a new approach of THz polarization manipulation. However, the underlying physics of this novel phenomenon has not been understood yet. Hence, being devoted to confirm the experimental conditions of the emergence of THz birefringence, to uncover the fundamental physics and to develop the new polarization control technique, the proposed project will carry out systematic study of the spatial-temporal properties of the THz pulse, laser beam and the plasma column during the filamentation process. Propagation dynamics of both the femtosecond laser pulse and THz pulse will be investigated theoretically, too. Besides, method of enhancing THz amplitude and controlling the birefringence will be explored, leading to the construction of ultra-broad band, intense THz source with a feasibility of polarization manipulation. The success of the proposed project will not only deepen the understanding about the fundamental physics of femtosecond laser interaction with matters, but also promote the application of filamentation based THz pulse in various domains, including physics, chemistry, material science and bio-medic. The applicant is a world-known scholar working at the forefront of femtosecond laser filamentation. The applicant is well experienced in the research on the THz pulse generation by femtosecond laser filamentation and is equipped with excellent facility. The success of the proposed project is hence ensured.
超快激光成丝过程产生的THz波具有峰值强度高、频谱范围覆盖宽的优势,相关研究是超快光学与THz科技的交叉前沿领域。研究结果表明光丝在THz波段具有双折射现象,有望应用于椭偏度、手性等偏振性质调控。为深入理解光丝中THz双折射现象物理机制,项目按照实验规律—>物理机制—>调控方法的总体思路,开展了双折射现象物理规律实验表征、折射率时空演变物理机制、光丝辐射THz调控方法等研究内容。建立了描述光丝中THz双折射现象的物理模型、掌握了基于THz波偏振调控方法。研究工作有效地耦合超快激光传输的非线性动力学、THz波导传输机制、声波和等离子体弛豫动力学等物理模型,开展大时空跨度(时间尺度飞秒到毫秒、空间尺度微米到米级)、超宽谱段(紫外到THz)、多种形态物质(包含分子、原子、等离子体、声波等)的光与物质相互作用机制研究;同时提出了基于时空相位调控和直流偏压的THz转换效率、偏振等关键参数优化方法,实现21uJ脉冲能量、0.35%转换效率的同类技术最好报导水平。研究成果具有显著创新性,发表论文19篇,SCI收录14篇,获得天津市技术发明二等奖一项(微尺度传感技术);成果被国际同行评价实现了突破(breakthrough)、具有重要意义(great significance),被遴选为期刊封面或封底亮点论文。项目组主办了第二十五届全国激光年会、第十一届超快现象与太赫兹波国际研讨会、第二届光学工程前沿交叉科学大会、2024激光光丝国际研讨会等重要国内外学术会议。项目研究一方面将有助于丰富对于成丝过程中的光与物质相互作用动力学的基础科学认知,进一步拓展该领域的前沿;另一方面,实现一种简单易行的THz脉冲偏振调控技术,推动宽带、高强度THz源在物理、化学、材料、生物、医药等领域波谱分析和成像的广泛应用。
第二十五届全国激光学术会议
  • 批准号:
    12242405
  • 项目类别:
    专项项目
  • 资助金额:
    15.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘伟伟
  • 依托单位:
基于飞秒激光成丝的高时空分辨THz探针机制和调控方法研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    150万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    刘伟伟
  • 依托单位:
基于超快激光成丝中THz双折射效应的THz偏振调控机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    63万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    刘伟伟
  • 依托单位:
超快激光成丝现象中的THz波空间强束缚效应研究
  • 批准号:
    11574160
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    73.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    刘伟伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金