Rb原子泵浦用高温工作面发射激光光源偏振转换机制及偏振控制研究

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基本信息

项目摘要

Vertical surface emitting lasers (VCSELs) are the special light source for chip-scale atomic sensing due to the low power consumption,narrow linewidth and high operating reliability. Owing to the inherent cubical symmetry of the VCSEL resonators, and the isotropic optical gain of the active QWs, VCSELs do not possesses a well defined state of polarization. In addition, the non-uniform distribution of carriers and the refractive index perturbation along orthogonal orientations caused by the high temperature lead to the frequent polarization switch, and these phenomenons affect its applications. As the premise of realizing the chip-scale atomic sensing, the polarization switching dynamics and its control of VCSELs should be investigated..Based on the temperature-dependent birefringence, the theoretical model of polarization dynamics was proposed, and the polarization modes would be investigated according to the refractive index difference between two orthogonal orientations; the optical gain distribution within the active region would be analyzed according to the temperature related carrier-photon interaction model. By these two method, the polarization switching dynamics was expected to be clarified. Then the sub-wavelength dielectric grating would be integrated on the output window of VCSEL. Thus the asymmetrical optical feedback would be built up inside the VCSEL resonator, and the polarization control would be realized. More than 25dB OPSR (Orthogonal Polarization Suppression Ratio) would be gained for the 795nm VCSEL operating at the temperature above 60℃.
垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)在高温环境下具有低功耗、窄线宽、高可靠性,是理想的芯片级原子传感泵浦光源。但VCSEL光源材料体系具有晶向对称性及增益各向同性,加之高温环境下载流子分布不均、晶向折射率扰动等引起出射光偏振态出现频繁转换,这给其应用带来了不良影响。探索高温工作VCSEL器件的偏振转换机制及偏振控制是实现芯片级原子传感技术的重要前提。.本项目研究VCSEL高温双折射现象,分析材料正交晶向折射率变化趋势,建立偏振波导模式分析模型,结合高温环境下载流子-光子相互作用模型,确立光模式增益分布,明确高温工作VCSEL的偏振转换机理;在出光窗口集成低损耗亚波长介质光栅,并优化偏振方向,使之与增益方向匹配,在VCSEL谐振腔内构造非均匀性的偏振反馈机制,实现偏振控制。实现Rb原子泵浦用795nm VCSEL光源高温工作(>60℃)高偏振抑制比(>25dB)激光输出。

结项摘要

垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)具有非常低的能耗,窄的激光线宽,低成本及高的稳定性,在通信、鼠标等领域得到广泛应用。近年来,由于新型原子传感技术的发展,VCSEL器件在芯片级的原子陀螺或者原子钟系统中得到广泛应用。为了满足芯片级原子陀螺及原子钟系统的应用需求,VCSEL输出光场必须具有非常稳定的偏振特性以及单模特性。在本项目中,我们全面完成了项目预定目标,实现795nm VCSEL器件在65℃下的激光偏振抑制比达到25.8dB。项目研制过程中相关研究发表SCI论文11 篇,其中标明资助的文章6篇,申请专利3项。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers With Two Emission-Controllable Transverse Modes
具有两种发射可控横向模式的垂直腔表面发射激光器
  • DOI:
    10.1109/lpt.2017.2753320
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhong Chuyu;Zhang Xing;Yu Lijuan;Liu Jian Guo;Hofmann Werner;Ning Yongqiang;Wang Lijun
  • 通讯作者:
    Wang Lijun
Stable single-mode operation of 894.6 nm VCSEL at high temperatures for Cs atomic sensing
894.6 nm VCSEL 在高温下稳定单模运行,用于铯原子传感
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/26/7/074209
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Xiang Lei;Zhang Xing;Zhang Jian-Wei;Ning Yong-Qiang;Hofmann Werner;Wang Li-Jun
  • 通讯作者:
    Wang Li-Jun
High-temperature operating 894.6nm-VCSELs with extremely low threshold for Cs-based chip scale atomic clocks
高温工作 894.6nm-VCSEL,具有极低阈值,适用于基于铯的芯片级原子钟
  • DOI:
    10.1364/oe.23.014763
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhang Jianwei;Zhang Xing;Zhu Hongbo;Zhang Jian;Ning Yongqiang;Qin Li;Wang Lijun
  • 通讯作者:
    Wang Lijun
Monolithic Microlens VCSELs With High Beam Quality
具有高光束质量的单片微透镜 VCSEL
  • DOI:
    10.1109/jphot.2017.2719702
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Huang Youwen;Zhang Xing;Zhang Jianwei;Xie Yiyang;Hofmann Werner;Ning Yongqiang;Wang Lijun
  • 通讯作者:
    Wang Lijun
Non-periodic HCG wide-angle beam steering VCSEL array
非周期HCG广角波束控制VCSEL阵列
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    J.Infrared Millim.Waves
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Huang Youwen;Zhang Xing;Zhang Jianwei
  • 通讯作者:
    Zhang Jianwei

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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。
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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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