基于异质型回音壁模微腔全光调谐的窄线宽光纤激光器研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11704199
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2202.光与物质相互作用
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Tunable narrow-linewidth fiber laser has become important optical source for various applications, such as gravitational wave detection, high-precision spectral analysis, high-accuracy range detection, long-distance coherent communication, etc. However, in current fiber laser systems, drawbacks still exist in the cavity structure and material. Due to the lack of effective frequency-selection and tuning mechanism, there still need efforts as to achieve high coherence, narrow-linewidth lasing output with widely tunable wavelength. This project proposes a frequency-selection approach based on multi-material whispery-gallery-mode microcavity (MM-WGMM). The MM-WGMM offers the advantages of an ultra-narrow-band, all-optically tunable whispering-gallery-mode (WGM) spectrum. This approach is promising for achieving kHz-level narrow-linewidth fiber laser with wide tuning ability.. As to construct the high Q MM-WGMM, a highly symmetrical SiO2 microsphere is coated with a layer of TiO2 film with large thermo-optic coefficient. Preparation techniques of the MM-WGMMs are investigated and optimized. Through taped-fiber coupling method, a critical coupling condition is explored as to trigger and propagate the WGM oscillation filed. This project analyzes the optical-mode-distribution in the MM-WGMM. Furthermore, theoretical model of the multi-physics-interaction mechanism is developed to investigate the all-optical tuning property of the WGM spectrum in the MM-WGMM. Finally, a narrow linewidth fiber laser system based on the MM-WGMM as the frequency-selector is developed with performance tested and optimized. All those investigations being done to offer theoretical basis and experimental reference for developing a high performance, narrow-linewidth fiber laser with improved coherence and wavelength tunability.
可调谐窄线宽光纤激光器是引力波探测、高分辨率光谱分析和长距离相干通信等研究领域的重要光源。然而,受腔材料和结构限制,目前仍需探索实现高单色性和大波长范围的有效选频机制。本项目提出一种基于异质型回音壁模微腔(MM-WGMM)的选频新方法,利用高Q值MM-WGMM内回音壁模(WGM)共振谱的窄带宽、全光可调谐特性,实现线宽kHz及以下、大范围波长可调谐的光纤激光器。. 本项目利用高光敏感薄膜包覆高圆对称SiO2微球构造高Q值球形MM-WGMM;优化微腔制备工艺参数,掌握实现其高Q值的物性参数控制方法;探寻MM-WGMM-锥形光纤的最佳耦合条件,实现窄带WGM共振谱的高效激发;研究由材料和结构决定的MM-WGMM内多物理场互作用机制,揭示WGM共振谱在不同光场作用下的变化规律和光纤激光谐振腔内的选频特性,为获得大范围波长可调谐的窄线宽光纤激光器提供理理论和实验参考。

结项摘要

可调谐窄线宽光纤激光器是引力波探测、高分辨率光谱分析和长距离相干通信等研究领域的重要光源。本项目利用TiO2薄膜包覆高圆对称SiO2微球构造高Q值球形混合介质微腔;优化微腔制备工艺参数,掌握实现其高Q值的物性参数控制方法;探寻微腔-锥形光纤的最佳耦合条件,实现窄带WGM共振谱的高效激发;研究由材料和结构决定的混合介质微腔内多物理场互作用机制,揭示WGM共振谱在不同光场作用下的变化规律和光纤激光谐振腔内的选频特性。本项目通过双光路法制备获得Q>10^8的高Q值微球腔,利用ALD方法实现了微球腔的低损耗TiO2镀膜。分别搭建了基于TiO2镀膜微球腔、双微球腔、高圆度微球腔、双花生结微球的环形光纤激光器实验系统,获得了可调谐、单纵模、窄带光纤激光输出。通过特定的封装结构,最大程度地维持了微球腔的稳定性和高Q值特性。基于毛细管微腔实现了电流传感和葡萄糖传感。项目执行过程中,总计发表论文14篇,其中SCI论文11篇,申请专利14项,培养研究生5人。本项目的工作将为窄带、可调谐光纤激光器研究提供有意义的参考。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Optofluidic microcapillary biosensor for label free, low glucose concentration detection
用于无标记、低葡萄糖浓度检测的光流控微毛细管生物传感器
  • DOI:
    10.1364/boe.10.003929
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Biomedical Optics Express
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wan Hongdan;Chen Jijing;Wan Cheng;Zhou Quan;Wang Jie;Zhang Zuxing
  • 通讯作者:
    Zhang Zuxing
基于稀土光纤双花生结的高灵敏度光纤温度传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈彧芳;万洪丹;陈乾;周权;张祖兴
  • 通讯作者:
    张祖兴
Passively Mode-Locked Ytterbium-Doped Fiber Laser With Cylindrical Vector Beam Generation Based on Mode Selective Coupler
基于模式选择耦合器的被动锁模掺镱光纤激光器产生柱面矢量光束
  • DOI:
    10.1109/jlt.2018.2840489
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Wan Hongdan;Wang Jie;Zhang Zuxing;Wang Jinzhang;Ruan Shuangchen;Zhang Lin
  • 通讯作者:
    Zhang Lin
A 1.0 μm Cylindrical Vector Beam Fiber Ring Laser Based on A Mode Selective Coupler
基于模式选择耦合器的1.0 μm圆柱矢量光束光纤环形激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jie Wang;Hongdan Wan;Han Cao;Yu Cai;Bing Sun;Zuxing Zhang;Lin Zhang
  • 通讯作者:
    Lin Zhang
Single-Longitudinal-Mode Fiber Ring Lasers With Taper-Coupled Double-Microsphere-Cavities
具有锥形耦合双微球腔的单纵模光纤环形激光器
  • DOI:
    10.1109/lpt.2017.2766183
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Wan Hongdan;Liu Linqian;Ding Zuoqin;Wang Jie;Lu Kaidi;Zhang Zuxing;Zhang Lin
  • 通讯作者:
    Zhang Lin

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基于异质型光学微腔构建纳米生物界面及高灵敏核酸传感
  • 批准号:
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    2021
  • 资助金额:
    57.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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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

        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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