掺稀土离子Yb:CaF2激光晶体光谱调控技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1830104
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A31.NSFC-中物院联合基金
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Ytterbium ions doped laser crystal is of the first priority for direct diode laser pumped high power and high energy laser system. Yb:CaF2 crystal is a promising candidate for high repetition rate and high power laser system due to the advantages of obtainable large-sized crystal aperture (φ 440 mm) , high thermal conductivity (9.7 W/mK) and non-linear refractive index (0.43×10^-13 esu, 1/2 of that in phosphate glass). However, Yb:CaF2 crystal has the drawbacks of (1) low absorption and emission cross section leading to low gain cross section; (2) multi-peaks emission spectra although the full-width bandwidth (FWHM) of the emission spectra is large. This project will emphasize on the adjustable spectra from RE3+,Yb3+: Ca1-xSrxF2 (RE3+=Sc3+、Y3+、La3+、Gd3+、Lu3+) following the double-disordered structure from activation ions cluster and asymmetric host crystallographic sites. By designing and adjusting the local crystallographic sites of Yb3+ ions from large-sized and high quality RE3+,Yb3+: Ca1-xSrxF2 (RE3+=Sc3+、Y3+、La3+、Gd3+、Lu3+) crystal, it is highly expected to obtain smooth wide emission spectra with enhanced gain cross section for high power and high energy laser application.
面向二极管(LD)直接泵浦的超高峰值功率、大能量激光系统的发展要求,Yb3+离子是激光增益介质首选的激活离子。Yb:CaF2晶体具有尺寸大(最大尺寸超过φ440mm)、热导率高(9.7W/mK)、非线性折射率低(0.43×10^-13esu,小于磷酸盐玻璃的1/2)等综合性能优异,是目前最有应用前景的重频超高功率激光增益介质之一。但存在:1)吸收和发射截面偏小导致增益系数低;2)发射光谱尽管半高宽(FWHM)大,但光谱包络上仍存在多峰结构等缺点。本项目提出激活离子团簇结构和基质格位结构双无序的研究思路,拟通过碱土离子Sr2+和稀土离子(Sc3+、Y3+、La3+、Gd3+、Lu3+等)共掺的局域结构设计,调控其光谱特性,获得高的发射截面和平滑的宽带发射光谱。并制备出高光学质量的掺稀土离子Yb:CaF2激光晶体,实现在高功率、大能量激光领域的应用验证。

结项摘要

本研究按照原定计划进行探索,发展了一类具有宽光谱、高增益的新型稀土离子掺杂碱土金属氟化物激光晶体。采用改进温梯法制备得到3%Yb:CaF2-SrF2晶体,直径为70mm,透明无裂纹。通过Yb3+离子与稀土离子(如Y3+、Gd3+、La3+)共掺、Yb3+离子与碱金属离子(如Na+)共掺,研究了具有立方结构的碱土金属CaF2-SrF2、CaF2、SrF2晶体的晶体参数、热学与光学参数;通过调控局域结构与光谱特性,获得宽光谱、高增益激光晶体。采用激发波长980nm,15%Yb,20%Na:CaF2-SrF2晶体在1010nm处发射截面为6.52×10^-20cm^2、1036nm处发射截面为4.11×10^-20cm^2,发射光谱半高宽为70.3nm。形成技术总结报告1份。发表带项目编号标注学术论文8篇,其中SCI论文5 篇。申请发明专利4项,其中1项授权。本项研究为开拓新型高能量固体激光增益介质提供了支撑数据。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
边发射半导体激光器光纤耦合技术研究进展
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1007-5461.2019.06.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    量子电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    荆玉峰;郑建刚;肖凯博;严雄伟;蒋新颖
  • 通讯作者:
    蒋新颖
Mid-IR Optical Property of Dy:CaF2-SrF2 Crystal Fabricated by Multicrucible Temperature Gradient Technology
多坩埚温度梯度技术制备Dy:CaF2-SrF2晶体的中红外光学特性
  • DOI:
    10.3390/cryst11080907
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    crystals
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Lihe Zheng;Jianbin Zhao;Yangxiao Wang;Weichao Chen;Fangfang Ruan;Hui Lin;Yanyan Xue;Jian Liu;Yang Liu;Ruiqin Yang;Haifeng Lu;Xiaodong Xu;Liangbi Su
  • 通讯作者:
    Liangbi Su
三温区梯度化学气相沉积ZnS 制备
  • DOI:
    10.3788/irla20210004
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴绍华;黄攀;赵劲松;赵跃进;郑丽和;董汝昆
  • 通讯作者:
    董汝昆
多坩埚温度梯度法生长Dy~(3 +) ∶ LaF_3晶体及发光特性
  • DOI:
    10.37188/cjl.20200330
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    发光学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    阮芳芳;杨龙;胡广;王爱梅;薛艳艳;杨龙亮;王泽徐;吴绍华;郑丽和
  • 通讯作者:
    郑丽和
Anisotropy of the thermal and laser output properties in Yb,Nd:Sc_2SiO_5 crystal
Yb,Nd:Sc_2SiO_5晶体热特性和激光输出特性的各向异性
  • DOI:
    10.3788/col202119.041405
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhao Yuqing;Wang Qiangguo;Meng Lihua;Yao Yongping;Liu Sh;e;Cui Na;Su Liangbi;Zheng Lihe;Zhang Huiyun;Zhang Yuping
  • 通讯作者:
    Zhang Yuping

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其他文献

Yb:CaF_2-SrF_2激光晶体光谱性能以及热学性能的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    陈红兵;李红军;郑丽和;王庆国
  • 通讯作者:
    王庆国
中红外光学材料的高温性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周关关;于海欧;郑丽和;李红军;徐军
  • 通讯作者:
    徐军
端抽运准连续Yb∶SSO激光实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜豪;徐浏;陈小明;郑丽和;童立新;刘娇;阮旭;王君涛;苏良碧;高清松
  • 通讯作者:
    高清松
Cr,Mg:GSGG晶体生长、光谱性能及Cr4+形成机理的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜大朋;苏良碧;徐军;唐慧丽;吴锋;郑丽和;王庆国;郭鑫;邹宇琦
  • 通讯作者:
    邹宇琦
镱钠共掺氟化钙锁模激光器产生190fs光脉冲
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛文琦;柴路;胡明列;王清月;苏良碧;李红军;郑丽和;徐军
  • 通讯作者:
    徐军

其他文献

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郑丽和的其他基金

准四能级低阈值掺镱硅酸钪激光特性研究
  • 批准号:
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    61475177
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    2014
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晶体/玻璃复合激光介质材料的结构设计和可控制备研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
    2012
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    70.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
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  • 资助金额:
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    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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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