宽带飞秒激光泵浦的中红外可调谐光参量放大特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11804258
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2204.超快超强光物理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Ultrashort mid-infrared (mid-IR) pulsed laser has attracted numerous attentions around the world for its applications in ultrafast spectroscopy and attosecond science in the past decades. However, there are only few approaches for broadband mid-IR seed pulse generation, and the conversion efficiency is quite low, the obtained picojoule or nanojoule level pulses are not directly applicable in following researches. Following our previous theoretical proposal, a novel optical parametric amplifier (OPA) pumped by a broadband femtosecond laser is experimentally investigated in this program. A spectrally broadened Ti:sapphire laser is employed to pump the system, the initial broadband pump and seed pulses are stretched with opposite chirps in order to manipulate the relationship between their instantaneous wavelengths. As a result, broadband, CEP-stabilized, wavelength-tunable idler pulses are efficiently generated as the mid-IR seeding source even in slightly phase-mismatched conditions. Successive amplification of the broadband mid-IR pulse is realized through non-collinear phase-matching in a BIBO crystal, owing to its unique dispersion characteristics. Moreover, by further analyzing the broadband-pumped OPA process theoretically and experimentally, the approach of simultaneously optimizing the gain bandwidth and conversion efficiency, reducing the B-integral, and suppressing the quantum noise will be explored. In this way, CEP-stable few-cycle energy-scalable mid-IR laser pulses with wavelength tunability and good beam quality are generated.
中红外超短激光脉冲因其在超快光谱学及阿秒科学等领域的重要应用成为了近年来国内外的研究热点。然而,目前的宽带中红外种子脉冲产生手段较少,能量转换效率偏低,所得的皮焦或纳焦级脉冲无法直接应用于后续研究中。本项目拟在前期研究的基础上,开展宽带飞秒激光泵浦的中红外可调谐光参量放大特性研究。利用频谱展宽的钛宝石飞秒激光作为泵浦光,并向宽带泵浦光与种子光引入反方向的啁啾,通过调控泵浦光与种子光的瞬时频率对应关系,在非完美相位匹配条件下高效地产生CEP稳定的可调谐宽带闲频光作为中红外种子脉冲。在第二级中利用BIBO晶体的色散特性,实现对中红外闲频光的非共线双啁啾能量放大。通过对宽带泵浦光参量放大过程的进一步理论及实验分析,探索同时优化增益谱宽和转换效率、降低B积分以及抑制量子噪声的手段,从而提高输出脉冲的稳定性和光束质量,最终获得CEP稳定、周期量级脉宽、能量可拓展的中红外可调谐激光脉冲。

结项摘要

中红外飞秒激光脉冲因其超短的持续时间和极高的峰值强度在超快光谱学、阿秒科学、强激光物理等众多领域有着重要的应用,在近年来成为了国内外激光技术领域的热门研究方向之一。为了突破受到激光增益介质所限制的飞秒脉冲的波长范围,光参量放大器成为了有效地将其中心频率下转换的手段。在光参量放大过程中,如何拓宽增益带宽以及增大转换效率是提升输出脉冲性能、进一步拓展其应用领域的关键问题。本项目通过对光参量放大过程中的相位匹配条件及能量转换等特性进行深入的分析,提出了若干高效率产生周期量级中红外激光脉冲的新方案。我们在研究中采用了级联非线性晶体的结构,分别利用每块晶体不同的相位匹配角以放大种子光脉冲的不同频率范围,从而合成了几段不同的频谱;实验中产生了中心波长1.9微米、频谱范围1.6-2.1微米的宽带频谱输出,半高全宽达到280纳米;经过线性压缩,获得了持续时间为21.5飞秒的超短脉冲,对应约3.4个光周期;同时得益于级联晶体的总厚度,系统转换效率达到了31.3%。进一步地,我们理论研究了将级联晶体方案用于更高能量激光系统的可能性,仿真结果表明,通过向入射脉冲引入啁啾将其展宽,级联晶体方案可适用于更高能量的激光脉冲,能够用于产生能量高达十毫焦级的周期量级脉冲,具有很高的能量可拓展性。本项目在实施过程中,项目组在光学、物理类的国际重要期刊发表相关SCI论文4篇,参加国内会议1次,做报告1次。3年内,4名研究生、3名本科生参与到本项目中,2人获得硕士学位。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Constant intensity discrete diffraction in anti-PT-symmetric electric circuits
反 PT 对称电路中的恒定强度离散衍射
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2021.104491
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Xiang Simeng;Wu Yanting;Wang Feng;Lin Zekun;Hong Zuofei;Ke Shaolin
  • 通讯作者:
    Ke Shaolin
Efficient Generation of Spectrum-Manipulated Few-Cycle Laser Pulses through Cascaded Dual-Chirped OPA.
通过级联双线性调频 OPA 高效生成频谱操纵少周期激光脉冲
  • DOI:
    10.3390/ijms22136887
  • 发表时间:
    2021-06-26
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Hong Z;Zhang H;Ke S
  • 通讯作者:
    Ke S
Generation of 5.2 fs, energy scalable blue pulses
生成 5.2 fs、能量可扩展的蓝色脉冲
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Feilong Hu;Qingbin Zhang;Jinxing Cao;Zuofei Hong;Wei Cao;Peixiang Lu
  • 通讯作者:
    Peixiang Lu
Few-cycle 1.9-μm pulse generation via collinear spectrum synthesis in multiple-crystal OPA
通过多晶 OPA 中的共线频谱合成生成少周期 1.9-μm 脉冲
  • DOI:
    10.1364/ol.44.003438
  • 发表时间:
    2019-07-15
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Hong, Zuofei;Hu, Feilong;Lu, Peixiang
  • 通讯作者:
    Lu, Peixiang

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其他文献

其他文献

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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

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          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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