高亮度窄线宽、线偏振光纤激光空频域演化机理研究与控制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61705264
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

High brightness narrow-linewidth, linear-polarized fiber laser is strongly required in regimes of high power fiber laser coherent beam combining, nonlinear frequency conversion, gravitational wave detection and so forth. This project is aimed to systematically study the spatial and spectral evolution mechanism and control in high brightness narrow-linewidth, linear-polarized fiber laser. In theory, the spectral, polarization, and mode evolution mechanisms will be investigated by comprehensively considering the influence of multi nonlinear effects, such as stimulated Brillouin scattering (SBS), stimulated Raman scattering (SRS), self-phase modulation (SPM), four-wave mixing (FWM), thermal-induced Rayleigh scattering effect and so forth. The new techniques to suppress nonlinear effects such as SBS, SRS, and thermal-induced Rayleigh scattering, will be proposed. The techniques to narrow and control spectral linewidth, optimize polarization purity and stability will be proposed. In experiment, the feasibility of proposed techniques to maintain or narrow spectral linewidth, optimize polarization purity and stability, and suppress nonlinear effects will be systematically validated. The ultimate aim is to reveal the spatial and spectral evolution mechanism in high brightness narrow-linewidth, linear-polarized fiber laser, and propose feasible techniques to control the spatial and spectral properties, which will provide a reliable reference both in theory and technique for further brightness scaling, and spatial and spectral optimizing of narrow-linewidth, linear-polarized fiber laser system.
高亮度窄线宽、线偏振光纤激光在大功率相干合成、非线性频率变换、引力波探测等领域具有强烈的应用需求。本项目拟对高亮度窄线宽、线偏振光纤激光空频域演化机理与控制方法开展系统研究。理论上,将综合考虑受激布里渊散射、受激拉曼散射、自相位调制、四波混频、热致瑞利散射等多种非线性效应,研究窄线宽、线偏振光纤激光中的模式、光谱与偏振演化机理;将探索提出有效抑制受激布里渊散射、受激拉曼散射、热致瑞利散射等非线性效应的新方法;将探索提出窄化和控制光谱线宽、优化偏振纯度和偏振稳定性的新方法。实验上,将系统论证光谱保持与窄化、偏振纯度和偏振稳定性优化、非线性效应抑制等新方法用于高亮度窄线宽、线偏振光纤激光系统的可行性。最终揭示高亮度窄线宽、线偏振光纤激光空频域演化的内在机理,提出切实可行的空频域控制方法,为窄线宽、线偏振光纤激光的进一步亮度提升和空频域性能优化提供可靠的理论依据和技术支撑。

结项摘要

大功率窄线宽光纤激光在空间光通信、引力波探测等前沿领域和高能激光、光电对抗等国家安全领域均有重要应用需求。然而,受限于非线性效应和热效应的双重制约,大功率窄线宽光纤激光的整体性能提升面临严峻挑战。. 本项目以高亮度窄线宽、线偏振光纤激光为对象,针对空(模式、偏振)频(光谱)域开展了较系统研究,主要基础研究成果包括:(1)提出了光纤激光时频特性演化的普适性分析方法;(2)论证了种子激光时频特性和放大器结构参数对光纤放大器中受激拉曼散射、光谱展宽、四波混频、自相位调制等的影响规律和物理根源;(3)阐明了受激拉曼散射效应引起模式耦合的物理机制;(4)阐明时域特性对特殊波段窄线宽光纤激光输出特性的影响;(5)研究了不同调制信号对受激布里渊散射效应抑制的物理过程,提出适用于相干合成系统的光谱相干性评价方法。. 提出窄线宽、线偏振光纤激光亮度提升和空频域性能优化新方法,主要包括:(1)综合考虑受激拉曼散射、四波混频、自相位调制等,给出了适合高功率窄线宽线偏振放大的最佳主振荡源产生方法;(2)提出基于纯光学方法实现时频特性表征的新技术;(3)提出基于多相相位编码调制实现光谱线宽调控的新颖技术手段;验证了采用增益竞争、高增益光纤实现高效受激布里渊散射抑制和线宽压窄的可行性;(4)验证了采用锥形光纤实现受激布里渊散射、受激拉曼散射等非线性效应抑制的方法;(5)针对模式不稳定,提出增益分布优化和热效应分布调控的抑制新技术;(6)针对特殊波长窄线宽放大,提出采用时域稳定泵浦技术的线宽保持方法;(7)针对偏振纯度优化,提出基于均方根传播算法的偏振控制新方法;(8)给出了兼顾多重非线性效应和模式不稳定的主放大器设计准则;(9)实现国际公开报道的最高功率全光纤单频光纤激光器、国际公开报道的最高功率窄线宽光纤光源。. 项目整体研究结果为窄线宽、线偏振光纤激光的综合性能优化奠定了较全面的理论依据和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(11)
Deep-learning-assisted, two-stage phase control method for high-power mode-programmable orbital angular momentum beam generation
用于高功率模式可编程轨道角动量束生成的深度学习辅助两级相位控制方法
  • DOI:
    10.1364/prj.388551
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    PHOTONICS RESEARCH
  • 影响因子:
    7.6
  • 作者:
    Hou, Tianyue;An, Yi;Zhou, Pu
  • 通讯作者:
    Zhou, Pu
Kilowatt-level ytterbium-Raman fiber amplifier with a narrow-linewidth and near-diffraction-limited beam quality
具有窄线宽和近衍射极限光束质量的千瓦级镱拉曼光纤放大器
  • DOI:
    10.1364/ol.387151
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Ma, Pengfei;Miao, Yu;Zhou, Pu
  • 通讯作者:
    Zhou, Pu
Seeding High Brightness Fiber Amplifiers With Multi-Phase Coded Signal Modulation for SBS Effect Management
使用多相编码信号调制播种高亮度光纤放大器以进行 SBS 效果管理
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3007413
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Lai Wenchang;Ma Pengfei;Liu Wei;Li Can;Su Rongtao;Ma Yanxing;Wu Jian;Jiang Man;Zhou Pu
  • 通讯作者:
    Zhou Pu
Intrinsic Mechanism for Spectral Evolution in Single-Frequency Raman Fiber Amplifier
单频拉曼光纤放大器光谱演化的内在机制
  • DOI:
    10.1109/jstqe.2017.2783883
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Liu Wei;Ma Pengfei;Miao Yu;Wu Hanshuo;Zhou Pu;Jiang Zongfu
  • 通讯作者:
    Jiang Zongfu
Tapered Yb-doped fiber enabled monolithic high-power linearly polarized single-frequency laser
锥形掺镱光纤单片高功率线偏振单频激光器
  • DOI:
    10.1364/ol.393051
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Huang Long;Lai Wenchang;Ma Pengfei;Wang Jin;Su Rongtao;Ma Yanxing;Li Can;Zhi Dong;Zhou Pu
  • 通讯作者:
    Zhou Pu

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其他文献

基于双色镜的2.3 kW光纤激光光束合成
  • DOI:
    10.3788/irla20200385
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何旭宝;肖虎;马鹏飞;张汉伟;王小林;许晓军
  • 通讯作者:
    许晓军
含水率及坡度对红壤丘陵区崩岗崩壁重力侵蚀影响规律的有限元分析
  • DOI:
    10.13928/j.cnki.wrahe.2019.05.026
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水利水电技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马鹏飞;夏栋;许文年;丁瑜;程虎;邓羽松
  • 通讯作者:
    邓羽松
多孔介质渗流过程的非局部近场动力学模拟方法
  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2021.0340
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马鹏飞;李树忱;王修伟;周慧颖;王曼灵;赵一民
  • 通讯作者:
    赵一民
全光纤保偏放大器产生196 W近红外超连续谱
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张彬;靳爱军;马鹏飞;陈胜平;侯静
  • 通讯作者:
    侯静
基于龛深及其上覆土层稳定性的崩壁崩坍形成条件研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水土保持通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马鹏飞;许文年;夏栋;夏露;严雨洁;邓羽松
  • 通讯作者:
    邓羽松

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

马鹏飞的其他基金

基于相干控制和偏振合成的高功率、大阵元光纤激光系统基础物理问题和关键技术
  • 批准号:
    62075242
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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