局域格位调控对YCOB晶体解理开裂和光参量过程的影响机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1930126
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    48.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A31.NSFC-中物院联合基金
  • 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

Optical parametric chirped pulse amplification (OPCPA) is one of the main ways to achieve ultra-high peak power laser pulse amplification, since it has a broad gain bandwidth, high single-pass gain, good beam quality and so on. OPCPA can further increase the peak power of the laser pulse by cascading and/or combining. However, the lack of large aperture NLO-crystals limits the peak power of OPCPA. YCOB possesses good NLO properties, however, the usable aperture is less than 70mm due to cleavage cracking. A new idea of overcome cracking by doping is proposed in this project. Specifically, the local microstructure is regulated by doping to increase the bond strength between the cleavage planes, without changing the main functional groups of the crystal structure. The effects of doping on the binding energy of cleavage plane is calculated by using the first principle theory. Then, the results are verified by crystal growth and properties characterization. Finally, the effects of doping on OPCPA process is studied by using the Xingguang-III facility. The implementation of this project will reveal the mechanism of localized doping on cleavage cracking and optical parametric amplification of YCOB crystal. It is expected to provide a way to improve the usable aperture and properties of YCOB, as well as enrich the understanding of the YCOB doping crystallization chemistry, which may shed light on solving cracking of other crystal, and will provide materials support for the development of ultra-high peak power laser amplification technology in our country.
光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)具有增益高、带宽大和光束质量好的优点,且通过级联、合束能进一步提升峰值功率,是实现超高峰值功率激光放大的主要途径。然而缺乏大口径非线性光学晶体限制了OPCPA的输出功率。硼酸氧钙钇(YCOB)是一种性能优异的非线性光学晶体,由于解理开裂,其使用口径小于70mm。通过调节生长工艺来降低晶体内应力的传统方法不仅耗时费力,且对大尺寸晶体没有效果。本研究拟通过局域格位掺杂增强解理面间结合力的新思路来抑制解理开裂。运用第一性原理计算格位调控对晶面结合能的影响,通过制备晶体及表征性能来验证计算结果,最后在星光III装置完成验证实验。通过以上步骤迭代,最终揭示局域格位调控对YCOB晶体解理开裂和光参量过程的影响机理,为提升晶体口径和性能提供理论依据,充实YCOB晶体掺杂结晶化学的基础理论,为其它晶体研究提供借鉴,为我国超高峰值激光放大技术的发展奠定材料基础。

结项摘要

本项目针对高能激光装置亟需的硼酸氧钙钇非线性光学晶体,利用第一性原理计算实验与晶体生长实验相结合的技术手段,紧紧围绕YCOB晶体掺杂的实现以及掺杂对YCOB晶体性能影响这两个基本问题。先开展第一性原理计算进行掺杂组分筛选,然后采用提拉法和下降法进行掺杂晶体生长与性能表征,最后总结局域格位调控对YCOB晶体性能及解理开裂的影响规律。结果表明稀土离子掺杂能够在一定程度上增强YCOB晶体解理面的结合力,提高解理面的断裂强度,起到抑制YCOB晶体解理开裂的作用,将为解决大口径YCOB晶体的解理开裂问题提供一条新途径。发表高质量SCI学术论文9篇(其中1篇在线发表),培养研究生4名,其中两名已经毕业,并在合作单位和相关单位实现YCOB晶体的应用验证,达到项目预期目标。

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(1)
Demonstration of petawatt scale optical parametric chirped pulse amplifier based on yttrium calcium oxyborate
基于硼酸钇钙的拍瓦级光学参量啁啾脉冲放大器演示
  • DOI:
    10.1017/hpl.2023.7
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    High Power Laser Science and Engineering
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Meizhi Sun;Jun Kan;Xiao Liang;Haidong Zhu;Qingwei Yang;Qi Gao;Ailin Guo;Ping Zhu;Panzheng Zhang;Linjun Li;Lijuan Qiu;Zhantao Lu;Sheng Wang;Xiaoniu Tu;Xinglong Xie;Jianqiang Zhu
  • 通讯作者:
    Jianqiang Zhu
Bridgman growth and characterization of a HoCa4O(BO3)3 crystal
HoCa4O(BO3)3 晶体的布里奇曼生长和表征
  • DOI:
    10.1039/d1ce00270h
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    CrystEngComm
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Xinchao He;Zhigang Sun;Xiaoniu Tu;Sheng Wang;Kainan Xiong;Hongbing Chen;Xiaoyan Zhang;Liming Shen;Yanqing Zheng
  • 通讯作者:
    Yanqing Zheng
Large size Sm-doped YCOB crystal grown by Bridgman method for QPCPA application
用于 QPCPA 应用的布里奇曼法生长的大尺寸 Sm 掺杂 YCOB 晶体
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2020.125543
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Xiaoniu Tu;Kainan Xiong;Sheng Wang;Yanqing Zheng;Erwei Shi
  • 通讯作者:
    Erwei Shi
Growth and properties of large aperture YCOB crystal for NLO application
用于 NLO 应用的大孔径 YCOB 晶体的生长和性能
  • DOI:
    10.1016/j.jcrysgro.2020.125527
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Crystal Growth
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Xiaoniu Tu;Sheng Wang;Kainan Xiong;Yanqing Zheng;Erwei Shi
  • 通讯作者:
    Erwei Shi
Growth and characterization of TmxY1-x COB single crystals for nonlinear optical applications
用于非线性光学应用的 TmxY1-x COB 单晶的生长和表征
  • DOI:
    10.1039/d0ce00796j
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    CrystEngComm
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Xinchao He;Xiaoniu Tu;Sheng Wang;Kainan Xiong;Liming Shen;Yanqing Zheng;Erwei Shi
  • 通讯作者:
    Erwei Shi

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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    李红浪

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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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