基于SHG/SFG-OPO的高性能可调谐可见光单频光纤激光器

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11674242
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2208.光学材料与器件物理
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

High-performance fiber-based lasers tuning in the visible, which are of great scientific significance and application value, have been frontier and hotspot of current laser research. High power fiber MOPA combined with SHG/SFG-OPO is the most reliable technic to achieve this purpose. However, for most such kind systems, high pumping power have not been fully extracted and thus visible output are limited. For this reason, the idea of balanced optimizing of the two cascaded nonlinear processes are proposed herein. The theoretical model which simultaneous the couple-wave equations of both processes of intracavity SHG/SFG and parametric down conversion will be built to analyze their interaction mechanism on each other. Considering the influence of pumping, nonlinear crystal parameters, cavity structure and intracavity power intensity, the optimum condition for enhanced visible output of high power SHG/SFG-OPO can be obtained. In the experiment, high power single-frequency fiber MOPA at 1064nm and subsequent frequency-double green laser at 532nm will be build and thus high-performance SHG/SFG-OPO in visible could be realized based on them. After optimizing the efficiency of the cascaded nonlinear processes simultaneously according to the theoretical model, high-power single-frequency visible output widely tuned across important red, green and blue can be obtained.
高性能可调谐可见光光纤激光器是当前激光技术领域的前沿课题和研究热点,具有重要科学意义和实用价值。高功率光纤激光MOPA结合SHG/SFG-OPO是实现高功率宽调谐单频可见光输出的最佳技术方案。针对其可见光输出功率普遍较低的问题,本申请提出级联非线性过程转换效率平衡优化的解决方法。理论上建立SHG/SFG过程和参量下转换过程相联立的耦合波方程模型,分析二者间相互影响制约的作用机制,综合考虑泵浦、晶体参数、腔型结构、腔内功率密度等因素对转换效率的影响,得到具有普遍意义的SHG/SFG-OPO优化条件。实验上搭建高功率1064nm单频光纤MOPA并高效倍频产生532nm单频绿光,以此为基础实现基于SHG/SFG-OPO的高性能可见光单频光纤激光器,根据理论模型对级联非线性过程转换效率进行主动调控以实现同时优化,获得覆盖红、绿、蓝等主要波段的高功率、宽调谐单频可见光输出。

结项摘要

可见光波段激光器在军事、民用以及前沿科学研究等领域具有重要应用。本项目将高功率光纤激光器与非线性频率变换技术相结合,以高性能光纤激光器作为泵浦源,以光学参量振荡器内腔倍频/和频为主要技术手段,能够在保持光纤激光单频特性的同时,通过优化级联非线性过程的转换效率,实现覆盖红、绿、蓝等可见光波段的高功率可调谐光纤激光输出。.本项目围绕这一目标开展了以下工作:.1.采用三级全光纤MOPA结构对1064nm单频种子源进行放大,通过求解增益光纤内部的功率传输方程,得到各放大级增益光纤的最佳长度,结合实验结果优化各放大级结构,有效地抑制了ASE和SBS效应的产生。主放大级最高输出功率为114W,此时的线宽为62.65kHz,光束质量M2<1.2。.2.利用外腔谐振倍频技术,对百瓦级1064nm光纤激光进行高效倍频,获得了最高功率为55.69W,光束质量M2≈1.2的单频532nm绿光输出。.3.以高功率532nm单频绿光泵浦PPLT-OPO,产生位于800—960nm波段的信号光,通过对该信号光进行内腔倍频,获得了波长输出范围覆盖400—480nm,最高5.31W的蓝紫激光输出,线宽为8.39MHz,光束质量M2<1.3。.4. 以百瓦级1064nm光纤激光泵浦PPLN-OPO,产生位于1280—1600nm波段的信号光,通过对该信号光进行内腔倍频以及与1064nm泵浦光和频,获得了波长输出范围覆盖580—750nm,最高10.44W的黄红激光输出,线宽为8.46MHz,光束质量M2<1.3。.通过本项目的研究,实现了覆盖红、绿、蓝等主要波段的高性能可调谐可见光纤激光输出,拓展了高性能光纤激光器的工作波长,提升了可调谐可见光纤激光器的性能。.项目执行过程中共发表期刊论文13篇,其中SCI收录8篇,EI收录13篇,申请发明专利5项。毕业博士生1名,硕士生4名。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(5)
914 nm共振泵浦高效率主动调Q Nd:YVO_4自拉曼激光器(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁欣;赵岑;姜鹏波;盛泉;李斌;刘简;孙冰;姚建铨
  • 通讯作者:
    姚建铨
Efficient and Tunable 1.6-μm MgO:PPLN Optical Parametric Oscillator Pumped by Nd:YVO4/YVO4 Raman Laser
由 Nd:YVO4/YVO4 拉曼激光器泵浦的高效、可调谐 1.6-μm MgO:PPLN 光学参量振荡器
  • DOI:
    10.1109/jphot.2019.2955862
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Lei Zhao;Xin Ding;Jian Liu;Guizhong Zhang;Xuanyi Yu;Yang Liu;Bing Sun;Jingbo Wang;Yuntao Bai;Guoxin Jiang;Peng Lei;Tengteng Li;Liang Wu;Jianquan Yao
  • 通讯作者:
    Jianquan Yao
High-Power High-Repetition-Rate Tunable Yellow Light Generation by an Intracavity-Frequency-Doubled Singly Resonant Optical Parametric Oscillator
腔内倍频单谐振光参量振荡器产生高功率高重复率可调谐黄光
  • DOI:
    10.1109/jphot.2020.2994229
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Bing Sun;Xin Ding;Yuntao Bai;Xuanyi Yu;Yang Liu;Jingbo Wang;Lei Zhao;Tengteng Li;Guoxin Jiang;Peng Lei;Liang Wu;Guizhong Zhang;Jianquan Yao
  • 通讯作者:
    Jianquan Yao
10.3-W actively Q-switched Nd:YVO4/YVO4 folded coupled-cavity Raman laser at 1176 nm
10.3W 主动调Q Nd:YVO4/YVO4 折叠耦合腔拉曼激光器(1176 nm)
  • DOI:
    10.1364/ao.57.003154
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Liu Jian;Ding Xin;Jiang Pengbo;Sheng Quan;Yu Xuanyi;Sun Bing;Wang Jingbo;Shi Rui;Zhao Lei;Bai Yuntao;Zhang Guizhong;Wu Liang;Yao Jianquan
  • 通讯作者:
    Yao Jianquan
Evolution of the Raman beam quality in a folded-coupled-cavity Nd:YVO4/YVO4 Raman laser
折叠耦合腔 Nd:YVO4/YVO4 拉曼激光器中拉曼光束质量的演变
  • DOI:
    10.1364/ao.58.008785
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Wang Jingbo;Ding Xin;Liu Jian;Zhang Guizhong;Yu Xuanyi;Sun Bing;Liu Yang;Li Tengteng;Bai Yuntao;Zhao Lei;Jiang Guoxin;Lei Peng;Wu Liang;Yao Jianquan
  • 通讯作者:
    Yao Jianquan

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其他文献

AC Stark Effect on Vortex Spectra Generated by Circularly Polarized Pulses
圆偏振脉冲产生的涡旋光谱的交流斯塔克效应
  • DOI:
    10.1109/jphot.2019.2916106
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    李猛;张贵忠;丁欣;姚建铨
  • 通讯作者:
    姚建铨
基于石墨烯编码超构材料的太赫兹波束多功能动态调控
  • DOI:
    10.7498/aps.67.20180125
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫昕;梁兰菊;张璋;杨茂生;韦德泉;王猛;李院平;吕依颖;张兴坊;丁欣;姚建铨
  • 通讯作者:
    姚建铨
水肿相关蛋白在新生大鼠缺氧缺血性脑水肿中的表达及褪黑素的干预研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国新生儿科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙斌;王莹;丁欣;冯星
  • 通讯作者:
    冯星
连续波可调谐内腔光学参量振荡器及橙红光源
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盛泉;丁欣;陈娜;李雪;禹宣伊;温午麒;王鹏;姚建铨
  • 通讯作者:
    姚建铨
高效率紧凑紫外355nm激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光电子.激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李斌;崔海霞;丁欣;徐德刚;姚建铨;张帆
  • 通讯作者:
    张帆

其他文献

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丁欣的其他基金

基于SRS自锁模效应的高性能翠绿宝石激光器研究
  • 批准号:
    62175181
  • 批准年份:
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    面上项目
基于SRS自锁模效应的高性能翠绿宝石激光器研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
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  • 批准号:
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相似国自然基金

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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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