飞秒激光成丝在燃烧场中诱导的相干激射及其在远程燃烧诊断中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11904315
  • 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:
    A2204.超快超强光物理
  • 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

The traditional combustion diagnosis methods based on laser spectrum have limited signal-to-noise ratio, resolution and detection distance, especially the fluorescence signals detected are strongly influenced by the quenching effect, which is a common phenomenon and dramatically reduces the fluorescence intensity in the high-temperature and high-pressure combustion environment. Femtosecond laser filamentation, with unique ability of kilometer range nonlinear propagation persistent under adverse conditions, provides an attractive potential tool for remote combustion diagnosis. In particular, it has recently been discovered that the CN coherent lasing-like emissions generated by femtosecond laser filaments in the combustion field have the advantages of high coherence, high sensitivity, narrow bandwidth, small emission angle and long distance transmission, etc. At the same time, there are many complex ultra-fast physical processes in the process of flame coherent lasing-like emissions, which provides a new method to study the super-fast dynamics of intense-field molecular physics and chemical combustion. Based on the above research background, this project intends to combine ultra-fast nonlinear spectrum technology with remote combustion diagnosis to study the coherent lasing-like emissions induced by femtosecond laser filaments in combustion field in detail, and focus on clarifying the mechanism of the coherent lasing-like emissions, exploring the dynamic process of ultra-fast combustion in strong field, simulating the remote transmission and detection of combustion products.
传统的基于激光光谱的燃烧诊断方法,其信噪比、分辨率、探测距离有限,特别是在高温高压燃烧环境下会发生荧光淬灭,难以满足实际燃烧诊断的需求。飞秒激光成丝具有独特的远程传输能力并且不受恶劣环境影响,在远程燃烧诊断方面具有重要的应用价值。特别是最近发现了飞秒激光成丝在燃烧场中产生的CN自由基相干激射,由于其具有高相干、高灵敏度、窄带宽、发射角小、远距离传输等优点,为实现高灵敏度远程火灾探测和燃烧诊断提供新思路新方法。与此同时火焰相干激射产生过程内含许多复杂超快物理过程,为研究强场分子物理和化学燃烧超快动力学提供了一种全新手段。基于以上研究背景,本项目拟将超快非线性光谱技术与远程燃烧诊断相结合,对飞秒激光成丝在燃烧场诱导的远程相干激射进行细致研究,重点澄清火焰相干激射的产生机制、探索强场中的超快燃烧动力学过程、模拟远程传输与燃烧产物探测,为其在复杂燃烧环境诊断、火灾探测等领域的应用奠定基础。

结项摘要

传统的基于激光光谱的燃烧诊断方法,其信噪比、分辨率、探测距离有限,特别是在高温高压燃烧环境下会发生荧光淬灭,难以满足实际燃烧诊断的需求。飞秒激光成丝具有独特的远程传输能力并且不受恶劣环境影响,在远程燃烧诊断方面具有重要的应用价值。飞秒激光成丝在燃烧场中诱导的自由基相干激射,由于其具有高相干、高灵敏度、窄带宽、发射角小、远距离传输等优点,为实现高灵敏度远程火灾探测和燃烧诊断提供新思路新方法。与此同时火焰相干激射产生过程内含许多复杂超快物理过程,为研究强场分子物理和化学燃烧超快动力学提供了一种全新手段。基于以上研究背景,本项目采用1030nm超短激光脉冲作为泵浦,诱导燃烧自由基C2、CH和CN的多波长荧光信号,系统研究了以上荧光信号对激光中心波长、泵浦能量、泵浦光偏振状态、聚焦条件、燃烧场与光丝作用空间位置等实验条件的依赖,发现了燃烧产物的荧光发射可以通过控制飞秒激光的特性来有效地实现,实现了对燃烧自由基非线性光谱的相干调控,这一发现有助于优化燃烧自由基分子荧光的信噪比,为飞秒激光在燃烧动力学及燃烧产物探测等领域的进一步应用奠定了基础;通过开展飞秒激光在乙醇火焰和空气中诱导三次谐波产生(THG)的对比实验,发现了燃烧场中飞秒激光成丝诱导的THG放大现象,分析了THG放大倍率对焦距、火焰和光丝的相对位置等实验参数的依赖,并通过实验提出了观察到的THG的增强是源自于高温加热下气体密度受到干扰进而对Gouy相移产生了抑制作用,基于TH信号放大倍率对燃烧场温度的敏感性,研发了基于飞秒激光成丝的燃烧场温度远程非接触测量方法,对飞秒激光成丝诱导的非线性光谱技术在复杂燃烧诊断、火灾探测等领域中的应用奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Nonintrusive temperature measurement of a combustion field by femtosecond laser-induced third harmonic generation
通过飞秒激光诱导三次谐波产生对燃烧场进行非侵入式温度测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李紫婷;陈锦明;刘招祥;姚金平;于建平;李毅;戎凤仪;王鹏飞;谢红强;程亚
  • 通讯作者:
    程亚

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其他文献

新型 DGS 滤波器设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦港;刘景萍;李紫婷;林慧君
  • 通讯作者:
    林慧君
双角串馈毫米波高增益微带阵列天线的研究
  • DOI:
    10.14183/j.cnki.1005-6122.201906007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李紫婷;刘遨云;李思源;朱俊丽;刘景萍
  • 通讯作者:
    刘景萍
毫米波圆柱共形微带天线的设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘遨云;刘景萍;李紫婷
  • 通讯作者:
    李紫婷
基于线性调频脉冲压缩引信一维距离像的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微波学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林慧君;刘景萍;张帆;秦港;李紫婷
  • 通讯作者:
    李紫婷

其他文献

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相似海外基金

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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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