基于超大规模集成光学芯片的多通道超宽带可调谐掺铋光纤激光器

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61405014
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    颜玢玢
  • 依托单位：
    北京邮电大学
  • 学科分类：
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份：
    2017
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The ultra-broadband lasing mechanism and tunable multi-channel laser based on bismuth-doped fiber and Opto-Very-large-Scale-Integration(Opto-VLSI) working at 1100-1500nm will be investigated in this project for the demands of the future ultra-large-capacity and ultra-broadband optical communication system, smart fiber sensor system in the internet of things and optical spectra measurement, which has very important theoretical significance and practical value..In this project, the ultra-broadband, high efficiency infrared luminescence mechanisms and optical spectral characteristics of bismuth-doped fiber will be studied, the effects of characteristic parameters of the fiber on the optical loss, bandwidth, optical gain, light-emitting efficiency and fluorescence lifetime will be analyzed. Then, the gain characteristics and lasing mechanism based on bismuth-doped fiber will be studied and the theoretical model will be established to analyze the effects of the fiber characteristic parameters and pump configuration on the lasing characteristic. The bismuth-doped fiber gain unit with ultra-broadband, high gain will be realized and the low-loss, high- efficiency and multi-channel frequency selecting and tuning scheme based on Opto-VLSI will be designed. Finally, the experimental system of ultra-broadband (>100nm) tunable multi-channel bismuth-doped fiber laser working at 1100-1500nm wavelength range will be set up for high-quality laser output..
为满足未来超大容量超宽带光纤通信系统、面向物联网的智能化光纤传感系统及光谱测量等对光源的需求，项目提出研究掺铋光纤在1100-1500nm波长范围内的超宽带激光激射机理及多通道可调谐激光器，采用基于超大规模集成光学芯片（Opto-VLSI）的选频和调谐技术，具有重要理论意义和实际应用价值。.主要研究内容为：研究掺铋光纤宽带宽、高效率的光辐射机理及光谱特性，分析光纤掺杂浓度、共掺组分等特征参数与光学损耗、带宽、增益强度、发光效率和荧光寿命等的关系；研究掺铋光纤超宽带增益特性和激光激射机理，建立理论分析模型，分析光纤掺杂组分、掺杂浓度、光纤长度、泵浦配置等对激光激射特性的影响；设计超宽带、高增益的掺铋光纤增益模块和基于Opto-VLSI的低损耗、高效率、多通道的选频和调谐方案，搭建工作在1100-1500nm波长范围内的超宽带（>100nm）多通道可调谐激光器实验系统，优化激光输出质量。

结项摘要

研究了掺铋光纤在1100-1600nm波长范围内的超宽带荧光辐射特性及其在超宽带放大器及光源、多通道可调谐激光器方面的应用，可满足未来超大容量超宽带光纤通信系统、智能化光纤传感系统及光谱测量等对光源的需求，具有重要的理论意义和实际应用价值。. 本项目的主要研究内容及取得的成果为：（1）对掺铋光纤的发光机理进行了分析和研究，推测出了基于掺铋光纤材料中铋离子的局域价态和电子结构，确定了以铋离子的发光机理，提出了830/980nm激光器泵浦下铋铒共掺光纤(BEDF)的能级图。（2）深入系统地研究了掺铋光纤（包括BEDF和铋铒镱共掺光纤（BEYDF））的荧光特性，包括：泵浦情况、光纤参数、环境温度、γ辐射、光漂白效应、激光辐照、热效应等的影响；BEDF中铝相关的铋活性中心的光谱特性；BEYDF的超宽带辐射特性；荧光寿命；荧光上转换效应等，为开发掺铋光纤在超宽带放大器和光源等光子学方面的应用奠定了坚实基础。（3）对掺铋光纤的增益特性开展了研究，包括掺铋光纤放大模型的建立及增益特性的仿真分析；搭建了超宽带、高增益的掺铋光纤放大实验系统，实现了总带宽超过200nm的超宽带开关增益；对比研究了830/980nm泵浦下以及不同掺杂浓度下的增益性能，为设计优化增益模块和激光器提供了理论指导。（4）研究了环形腔可调谐激光器工作原理，设计了基于Opto-VLSI的环形腔超宽带可调谐激光器的实现方案;搭建了基于掺铒光纤的三通道可调谐激光器和基于多谐振腔的单纵模可调谐激光器实验系统，研究并优化了激光参数特性。实现了工作在980-1630nm的基于掺铋光纤的超宽带光源，其半峰全宽>500nm。项目取得的研究成果为推动掺铋光纤的超宽带光子学应用奠定了重要基础。（5）项目执行期间，发表高水平学术论文27篇，获授权专利1项，培养副教授1名、博士研究生3名、硕士研究生3名。

项目成果

期刊论文数量（16）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（11）
专利数量（1）
Improving broadband emission within Bi/Er doped silicate fibres with Yb co-doping
通过 Yb 共掺杂改善 Bi/Er 掺杂硅酸盐光纤内的宽带发射
  • DOI：
    10.1364/ome.5.002096
  • 发表时间：
    2015-10
  • 期刊：
    OPTICAL MATERIALS EXPRESS
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Zinat M. Sathi;Jianzhong Zhang;Yanhua Luo;John Canning;G. D. Peng
  • 通讯作者：
    G. D. Peng
Reversible photo-bleaching effect in a bismuth/erbium co-doped optical fiber under 830 nm irradiation
830 nm 辐照下铋/铒共掺光纤的可逆光漂白效应
  • DOI：
    10.1364/ol.41.004688
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Optics Letters
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Ding Mingjie;Wei Shuen;Luo Yanhua;Peng Gang-Ding
  • 通讯作者：
    Peng Gang-Ding
Enhanced broadband near-IR luminescence and gain spectra of bismuth/erbium co-doped fiber by 830 and 980 nm dual pumping (vol 7, 045012, 2017)
830 和 980 nm 双泵浦增强铋/铒共掺光纤的宽带近红外发光和增益光谱（第 7 卷，045012，2017）
  • DOI：
    10.1063/1.4983016
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Aip Advances
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Zhao Qiancheng;Luo Yanhua;Wang Wenyu;Canning John;Peng Gang-Ding
  • 通讯作者：
    Peng Gang-Ding
A Single Longitudinal Mode Tunable Fibre Laser Based on an Opto-digital Micromirror Device Processor and Two Sub-ring Cavities
基于光电数字微镜器件处理器和两个子环腔的单纵模可调谐光纤激光器
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Lasers in Engineering
  • 影响因子：
    0.5
  • 作者：
    Wang T.;Yan B-B.;Sang X-Z.;Ai Q.;Li Y.;Chen X.;Zhang Y.;Chen G-X.;Wang Y-Q.;Wang K-R.;Yuan J-H.;Yu C-X.;Xiao F.;Alameh K.
  • 通讯作者：
    Alameh K.
Performance comparison of bismuth/erbium co-doped optical fibre by 830nm and 980nm pumping
830nm和980nm泵浦铋/铒共掺光纤性能比较
  • DOI：
    10.1088/2040-8978/18/10/105705
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Journal of Optics
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Yan Binbin;Luo Yanhua;Zareanborji Amirhassan;Xiao Gui;Peng Gang-Ding;Wen Jianxiang
  • 通讯作者：
    Wen Jianxiang

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其他文献

Demonstration of a large viewing angle and high-resolution floating three-dimensional display based on the multichannel and multivariable correction algorithm
基于多通道多变量校正算法的大视角高分辨率浮动三维显示演示
  • DOI：
    10.1117/1.oe.59.10.102410
  • 发表时间：
    2020-02
  • 期刊：
    optical engineering
  • 影响因子：
    1.3
  • 作者：
    都静妍;桑新柱;于迅博;高鑫;高超;颜玢玢
  • 通讯作者：
    颜玢玢
Demonstration of a large-size horizontal light-field display based on the LED panel and the micro-pinhole unit array
基于LED面板和微针孔单元阵列的大尺寸水平光场显示演示
  • DOI：
    10.1016/j.optcom.2017.12.069
  • 发表时间：
    2018-05
  • 期刊：
    Optics Communications
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    杨乐;桑新柱;于迅博;刘博阳;刘立;杨神武;颜玢玢;都静妍;高超
  • 通讯作者：
    高超
Distortion correction for the elemental images of integral imaging by introducing the directional diffuser
引入定向扩散器对积分成像元图像进行畸变校正
  • DOI：
    10.3788/col201816.041001
  • 发表时间：
    2018-03
  • 期刊：
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    于迅博;桑新柱;高鑫;杨神武;刘博阳;陈铎;颜玢玢;余重秀
  • 通讯作者：
    余重秀

其他文献

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视觉注意力驱动的3D光场显示性能优化与评价方法
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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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