基于固体薄片高能量超连续的产生与压缩

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11674386
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2204.超快超强光物理
  • 结题年份:
    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

Due to the supercontinuum generated from spectra-broadening currently has very low energy, the supercontinuum with high energy generated through transparent solid slices is proposed. When propagation of fs laser pulses into transparent solid medium (such as fused silica, sapphire), the laser beam spot will be easily damaged by self-focusing effect and broadened spectrum is also limited. But if the solid medium is very thin, the laser pulses can transport through the slice without any self-focusing and spot damage, the spectrum will be broadened by Kerr-effect. If there are a lot of solid slices with thin, each slice is located properly, self-focusing effect can be eliminated and beam quality with good profile will be kept. With this configuration, we can optimize self-phase modulation to obtain a broadened spectrum as broad as possible, while limiting the effect of self-focusing. Especially, a combination of the thickness and locations of the solid medium plates can control self-focusing, and the size of driving laser beam will be kept more or less the same by self-focusing through all the thin slices to maximize self-phase modulation, so pulses with high energy for example tens of mJ will be permitted. High energy few-cycle laser pulses with peak power larger than 1 TW can be obtained by compression of this high energy supercontinuum generated from transparent solid slices, and will be used in generation of high flux single-attosecond pulses, high field and coherent synthesis etc.
针对当前超连续光能量比较低的缺点,本项目采用飞秒激光在多个固体薄片中传输时将光谱展宽产生超连续光的方案来获得高能超连续光,压缩后实现周期量级太瓦激光输出。飞秒激光脉冲在固体透明介质中传播时容易自聚焦成丝将光斑撕裂,但将飞秒激光聚焦注入到固体薄片中进行光谱时,如果固体介质足够薄,飞秒激光还没来得及自聚焦成丝就离开薄片并发散到空气中,由于在空气中的自聚焦,光斑会缩小进入到第二块薄片中进一步将光谱展宽,经过多个薄片后,光谱不仅可以展宽到足够宽,而且还保持良好的光束质量。采用多个固体薄片组合的方法不仅可以避免自聚焦成丝对光斑的破坏,而且还能保持光在固体介质中有效的传播距离,获得大于倍频程的超连续光谱。采用这种方案激光的传输效率不仅大大提高,而且能承受大能量飞秒激光的注入,可望获得峰值功率大于太瓦的周期量级激光脉冲,为高能单个阿秒脉冲的产生、激光与物质相互作用等研究提供强有力的驱动光源。

结项摘要

针对传统充气hollow fiber光谱展宽方案由于光纤端面容易受损,不能承受高能量激光入射,造成输出能量低等缺点,本课题采用飞秒激光在多个固体薄片传输时将光谱展宽的方法,将获得大能量超连续光,进一步压缩后可获得高能量太瓦周期量级激光脉冲。主要研究的内容包括理论研究高能飞秒激光脉冲在固体透明材料中传输特性,实验研究研究光谱展宽效果与薄片材料、薄片的数量以及各薄片厚度的关系,实现载波包络相位的锁定,研究高次谐波产生与驱动激光CEP的关系,获得高能量孤立阿秒激光的产生。.本课题在研究期间,获得的重要结果和关键参数如下:.(1)采用0.8mJ/25fs/1kHz的飞秒激光聚焦注入到0.2mm熔石英薄片组中进行光谱展宽,发现当采用6片薄片可以将光谱展宽到大于一倍频程,光谱范围覆盖400~1000nm,利用啁啾镜压缩后的脉冲宽度小于7fs。采用f-2f光谱干涉技术,通过光谱干涉测量获得了拍频信号,反馈给压缩器中的色散棱镜,通过改变色散棱镜的插入量实现CEP的锁定,锁定后的CEP抖动的均方根误差仅为75.2 mrad。该结果是迄今为止的放大器CEP锁定的最好结果之一。.(2)开展了上述光源驱动产生HHG的研究。获得了HHG光谱分布随CEP变化关系,说明实现了对周期量级飞秒脉冲光场的控制,通过截止区连续分布光谱的产生获得了单个阿秒激光脉冲。.(3)开展了基于多通道(multipass cell, MPC)熔石英玻璃片的超连续光谱新方案研究。将单脉冲能量为600uJ,脉冲宽度10ps的激光脉冲,注入到MPC中,51次经过10mm熔石英玻璃片将光谱展宽,最终压缩到824fs,脉冲宽度压缩比大于10倍。我们也开展了固体薄片产生超连续光源的双波长相干合成的研究,通过控制双波段脉冲的延迟和CEP,实现了对合成后光场的分布进行调控。.通过本项目的研究,实现了高能量周期量级激光脉冲的产生,实现了光场调控,可以作为驱动产生高能量阿秒激光。为实现多太瓦周期量级激光脉冲打下了坚实的基础。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
基于固体薄片超连续飞秒光源驱动的高次谐波产生实验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘阳阳;赵昆;何鹏;江昱佼;黄杭东;滕浩;魏志义
  • 通讯作者:
    魏志义
Highly stable Yb-fiber laser amplifier of delivering 32-mu J, 153-fs pulses at 1-MHz repetition rate
高度稳定的 Yb 光纤激光放大器,以 1 MHz 重复率提供 32-μJ、153-fs 脉冲
  • DOI:
    10.1007/s00340-018-7026-6
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Physics B: Lasers and Optics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Peilong;Hao Teng;Hu Zhongqi;Fang Shaobo;Wang Junli;Zhu Jiangfeng;Wei Zhiyi
  • 通讯作者:
    Wei Zhiyi
10 mJ femtosecond Ti:Sapphire regenerative amplifier with large mode size
具有大模式尺寸的 10 mJ 飞秒 Ti:Sapphire 再生放大器
  • DOI:
    10.7498/aps.66.104209
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Yang Shuai-Shuai;Teng Hao;He Peng;Huang Hang-Dong;Wang Zhao-Hua;Dong Quan-Li;Wei Zhi-Yi
  • 通讯作者:
    Wei Zhi-Yi
Research progress on octave supercontinuum generation in solid medium
固体介质倍频程超连续谱产生研究进展
  • DOI:
    10.7498/aps.67.20180706
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Zhao Kun;Xu Si-Yuan;Jiang Yu-Jiao;Gao Yi-Tan;Liu Yang-Yang;He Peng;Teng Hao;Zhu Jiang-Feng;Wei Zhi-Yi
  • 通讯作者:
    Wei Zhi-Yi
Attosecond pulse trains driven by IR pulses spectrally broadened via supercontinuum generation in solid thin plates
由红外脉冲驱动的阿秒脉冲串通过固体薄板中的超连续谱产生而拓宽光谱
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/ab6315
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Jiang Yu-Jiao;Liang Yue-Ying;Gao Yi-Tan;Zhao Kun;Xu Si-Yuan;Wang Ji;He Xin-Kui;Teng Hao;Zhu Jiang-Feng;Chen Yun-Lin;Wei Zhi-Yi
  • 通讯作者:
    Wei Zhi-Yi

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其他文献

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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    魏志义
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《中国科学》(G辑)
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    魏志义
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许思源;李远锋;朱孝先;高亦谈;赵昆;朱江峰;张大成;贺新奎;滕浩;魏志义
  • 通讯作者:
    魏志义

其他文献

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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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