镱离子掺杂硼酸钪晶体生长及脉冲激光性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51902181
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0201.人工晶体与玻璃材料
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

High energy pulsed lasers possess vital applications in the fields of industrial manufacturing, remote sensing and military confrontation that require intense field. The passive Q-switching conforms to functional, composite and integrated development trends for today’s photoelectric material, but its pulse energy is relatively low, which is the bottleneck restricting its application in pulsed laser devices. .This project is oriented to the need of gain medium for generating high-energy Q-switched laser. Based on the theory of crystal field and solid laser, this project is going to select Yb:ScBO3 crystal with small emission cross-section, long fluorescence lifetime and wide emission spectra. After the initial evaluation, we found that this crystal has excellent energy storage capability and is expected to achieve high-energy pulsed laser. However, the growth of high-quality, optical-grade crystal is very difficult because of factors such as high melting point and strong volatilization.. This project is going to study the Czochralski growth of high-quality Yb:ScBO3 crystal, summarization of the optimal crystal components and growth parameters, the controlment of solid-liquid interface and overcoming the growth difficulties. On this basis, this project will measure the physical properties of the crystal and realize the optimized passively Q-switched laser output. It is going to combine the crystal growth, crystal physics and laser applications. And it will also comprehensively evaluate the overall properties and application prospects, which will lay the foundation for its functionization.
大能量脉冲激光在工业加工、遥感探测和军事对抗等强场光物理领域具有重要应用。被动调Q技术符合当今“功能化”、“复合化”、“结构功能一体化”的发展趋势,但其脉冲能量较低,限制了在脉冲激光器件中的应用范围。.本项目面向大能量被动调Q脉冲激光用关键增益介质,从晶体场及固体激光基本理论出发,优选出小发射截面、长寿命、宽光谱的Yb:ScBO3晶体进行研究。我们对Yb:ScBO3晶体进行了初步评估,表明该晶体储能性能优异,有望实现大能量脉冲激光输出,但受限于高熔点、强挥发等因素,高质量、光学级晶体生长困难。.本项目拟开展高质量Yb:ScBO3晶体的提拉法生长,总结最优生长组分与生长参数,优化温场设计,控制固液界面形状,克服生长难题;并在此基础上,测试晶体的基本物理特性,实现Yb:ScBO3晶体的被动调Q激光优化输出,将晶体生长、晶体物理及激光应用结合,全面评估其综合性能与应用前景,为其实用化奠定基础。

结项摘要

大能量脉冲激光在工业加工、遥感探测和军事对抗等强场光物理领域具有重要应用。可获得大能量脉冲激光的方式主要有调Q或多级放大技术等。相比于多级放大,调Q脉冲技术无需复杂的光学系统和时间同步控制系统,得到广泛应用。本项目面向大能量调Q脉冲激光用关键增益介质,从晶体场及固体激光基本理论出发,优选出小发射截面、长寿命、宽光谱的Yb:ScBO3晶体进行研究,以实现1μm左右的连续二极管端泵调Q激光器的能量突破,促进实际应用。本项目在前期研究的基础上,结合计算机理论模拟,采用提拉法优化生长了高光学质量的Yb:ScBO3晶体。同时,表征了Yb:ScBO3晶体的结构和光谱性能,最大发射截面为0.14×10-20 cm2,荧光寿命为5.51 ms。并在此基础上,实现了Yb:ScBO3晶体的自调Q脉冲激光输出,平均输出功率达332 mW,对应的脉冲宽度、重复频率和脉冲能量分别为731.1 ns、46.1 kHz和7.3 μJ。随后进一步获得声光调Q脉冲激光,最高的单脉冲能量为8.80 mJ,脉冲宽度为80.09 ns,充分证明了其在大能量脉冲激光中的应用潜力。在国内外学术刊物上发表论文5篇,申请发明专利2项(其中授权1项),培养研究生2名。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Laser damage mechanism and threshold improvement of nonlinear optical La3Ga5.5Nb0.5O14 crystal for a mid-infrared high-intensity laser
中红外高强度激光用非线性光学La3Ga5.5Nb0.5O14晶体的激光损伤机制及阈值改进
  • DOI:
    10.1364/ome.464578
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optical Materials Express
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Yuzhou Wang;Fei Liang;Dazhi Lu;Shuxian Wang;jiyang wang;Haohai Yu;Huaijin Zhang
  • 通讯作者:
    Huaijin Zhang
Review of the Yb3+:ScBO3 Laser Crystal Growth, Characterization, and Laser Applications
Yb3:ScBO3 激光晶体生长、表征和激光应用综述
  • DOI:
    10.3390/app112210879
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Applied Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dazhi Lu;Xiaoheng Li;Haohai Yu;Huaijin Zhang;Jiyang Wang
  • 通讯作者:
    Jiyang Wang
Highly efficient ultraviolet high-harmonic generation from epsilon-near-zero indium tin oxide films
ε 近零氧化铟锡薄膜高效产生紫外高次谐波
  • DOI:
    10.1364/prj.414570
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    Photonics Research
  • 影响因子:
    7.6
  • 作者:
    WENDONG TIAN;FEI LIANG;DAZHI LU;HAOHAI YU;张怀金
  • 通讯作者:
    张怀金
Spectral broadening mechanism of Yb3+-doped cubic LuxSc2-xO3 sesquioxide crystals for ultrafast lasers
超快激光器用 Yb3 掺杂立方 LuxSc2-xO3 三氧化物晶体的光谱展宽机制
  • DOI:
    10.1364/ome.451476
  • 发表时间:
    2022-05-01
  • 期刊:
    OPTICAL MATERIALS EXPRESS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Guo, Ruiqi;Huang, Dapeng;Zhang, Huaijin
  • 通讯作者:
    Zhang, Huaijin
Compact acousto-optical Q-switched Yb:ScBO3 laser with giant pulse energy
具有巨脉冲能量的紧凑型声光调Q Yb:ScBO3 激光器
  • DOI:
    10.1364/ol.476118
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Xiaoheng Li;Dazhi Lu;Haohai Yu;Huaijin Zhang
  • 通讯作者:
    Huaijin Zhang

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其他文献

Yb:YCOB 黄光激光自倍频晶体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    硅酸盐学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    路大治;房倩楠;于浩海;张怀金;王继扬
  • 通讯作者:
    王继扬
硅酸镓镧族非线性光学晶体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Physico - Chimica Sinica
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王继扬;路大治;于浩海;张怀金
  • 通讯作者:
    张怀金

其他文献

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中红外LGN-LGT非线性光学混晶生长及放大性能研究
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  • 批准年份:
    2022
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    54 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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