利用飞秒激光直写制备高品质晶体微腔及非线性光学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61505231
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0506.激光
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

High-Q whispering-gallery-mode (WGM) microresonators can efficiently confine light in a very small volume via total internal reflection at the smooth boundary, leading to enhancement of interaction of light with matter. High-Q WGM microresonators have been extensively used in a wide range of applications, such as low threshold nonlinear optics, quantum electrodynamics, optomechanics and biosensing. In particular, due to their high nonlinear optical coefficients (second order or third order), low intrinsic absorption loss, and large transparent windows, crystalline resonators have recently attracted significant attention for nonlinear optical applications. However, realization of on-chip high-Q sub-millimeter crystalline resonators for construction of next generation quantum information processing chip remains a challenge. This project will focus on the fabrication of high-Q microresonators on dielectric crystalline chip by femtosecond micromachining, which provides a key technique for fabricating high-Q microresonators in a variety of dielectric crystals. In addition, nonlinear optical processes such as second harmonic generation, down conversion, and four wave frequency mixing will be investigated using the fabricated microresonators, with the main focus placed on improvement of phase matching.
高品质(Q)的回音壁模式光学微腔通过全内反射有效地把光子约束在很小的体积里,显著地增强光与物质的相互作用,在低阈值的非线性光学、量子电动力学、光机械力学和生物传感等领域有广泛的应用。对于非线性光学应用,介质晶体谐振腔具有高非线性系数、宽透明窗口、低本征吸收等独特优点,然而微米尺度的晶体微腔的制备至今仍很非常困难。本课题旨在发展一种基于介质晶体的光学微腔的飞秒激光加工技术,解决在多种介质晶体材料上构建高品质光学微腔的关键技术问题;在此基础上,通过实现相位匹配或准相位匹配,提升非线性光学,如倍频、下转换、四波混频等效应的转换效率。

结项摘要

高品质(Q)的回音壁模式光学微腔通过全内反射实现对光子在时间上和空间上的约束。这种约束强烈增强光与物质的相互作用,在非线性光学、量子电动力学、光子学、片上量子信息处理等领域有广泛的应用。而光学晶体,特别是铌酸锂,具有高非线性系数、宽透明窗口、低本征吸收、大的电光系数等特性。晶体光学微腔结合了晶体与微腔各自的优点,在非线性光学转换、片上量子信息处理具有潜在的重要价值。然而由于晶体耐腐蚀,高品质的晶体微腔难以制备。基于上述研究背景,本项目开发了一种基于飞秒激光光刻、化学机械抛光去除铌酸锂的成套技术方案,解决了超高品质铌酸锂微腔制备、多功能集成的关键技术问题;在此基础上,通过发展新的相位匹配技术,提升微腔非线性光学转换的转换效率。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Monolithic integration of a lithium niobate microresonator with a free-standing waveguide using femtosecond laser assisted ion beam writing.
使用飞秒激光辅助离子束写入将铌酸锂微谐振器与独立式波导单片集成
  • DOI:
    10.1038/srep45610
  • 发表时间:
    2017-03-30
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Fang Z;Xu Y;Wang M;Qiao L;Lin J;Fang W;Cheng Y
  • 通讯作者:
    Cheng Y
Fabrication of high-Q microresonators in dielectric materials using a femtosecond laser: Principle and applications
使用飞秒激光在介电材料中制造高 Q 微谐振器:原理和应用
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2016.05.025
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Wang Min;Lin Jin Tian;Xu Ying Xin;Fang Zhi Wei;Qiao Ling Ling;Liu Zheng Ming;Fang Wei;Cheng Ya
  • 通讯作者:
    Cheng Ya
Lithium niobate micro-disk resonators of quality factors above 107
品质因数高于 10(7) 的铌酸锂微盘谐振器
  • DOI:
    10.1364/ol.43.004116
  • 发表时间:
    2018-09-01
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Wu, Rongbo;Zhang, Jianhao;Cheng, Ya
  • 通讯作者:
    Cheng, Ya
Long Low-Loss-Litium Niobate on Insulator Waveguides with Sub-Nanometer Surface Roughness.
具有亚纳米表面粗糙度的绝缘体上长低损耗铌酸锂波导
  • DOI:
    10.3390/nano8110910
  • 发表时间:
    2018-11-06
  • 期刊:
    Nanomaterials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu R;Wang M;Xu J;Qi J;Chu W;Fang Z;Zhang J;Zhou J;Qiao L;Chai Z;Lin J;Cheng Y
  • 通讯作者:
    Cheng Y
Fabrication of high quality factor lithium niobate double-disk using a femtosecond laser
使用飞秒激光制造高品质因数铌酸锂双盘
  • DOI:
    10.1080/15599612.2017.1406024
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    International Journal of Optomechatronics
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Fang Zhiwei;Yao Ni;Wang Min;Lin Jintian;Zhang Jianhao;Wu Rongbo;Qiao Lingling;Fang Wei;Lu Tao;Cheng Ya
  • 通讯作者:
    Cheng Ya

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超低损耗铌酸锂光子学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    乔玲玲;汪旻;伍荣波;方致伟;林锦添;储蔚;程亚
  • 通讯作者:
    程亚

其他文献

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飞秒激光直写铌酸锂光量子集成芯片
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  • 项目类别:
    面上项目

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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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