基于Kagomé光子晶体光纤的深紫外飞秒脉冲激光基础理论和关键技术的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61535009
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    300.0万
  • 负责人：
    胡明列
  • 依托单位：
    天津大学
  • 学科分类：
    F0506.激光
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The femtosecond laser at ultraviolet regime has important applications in biophotonics, micromachining and chemical reaction control. This project proposes to apply the gas-filled Kagome-PCF in the nonlinear propagation of high pulse energy femtosecond laser. Based on the spectrum broadening and pulse compression in the gas-filled Kagome-PCF, ultraviolet femtosecond laser will be generated through the phase-matching between soliton and dispersive wave, four wave mixing process and higher order harmonic generation. The researches include the dynamics of self-similar amplification in high pulse energy femtosecond laser amplifier, the mode control of in-phase supermode from multi-core fiber laser amplifier, the careful control of the dispersion of gas-filled Kagome-PCFs, the optimization of the nonlinear dynamics in the gas-filled Kagome-PCFs. Furthermore, some applications will be explored based on this novel fiber-based ultraviolet femtosecond laser resources.
深紫外波段的飞秒激光源在生物光子学、微纳制造、化学反应控制等多个基础科学领域有重要的应用。项目提出在研究高能量光子晶体光纤飞秒激光技术的基础上，利用填充惰性气体的Kagomé光子晶体光纤进行非线性光谱展宽和色散补偿，实现高能量、少周期的飞秒激光源；进而利用填充惰性气体的Kagomé光子晶体光纤中的孤子波与色散波的相位匹配、四波混频和高次谐波产生等非线性过程，实现光纤型的深紫外飞秒激光源。研究内容包括了自相似放大等光纤飞秒激光技术中的动力学过程研究、多芯大模场光子晶体光纤放大器输出的同相位超模的合束研究、填充惰性气体的Kagomé光子晶体光纤色散特性的精细控制研究、填充惰性气体的Kagomé光子晶体光纤中飞秒激光非线性传输过程的优化等基础理论和关键技术的探索，进而利用深紫外飞秒激光源在生物光子学和微纳制造等领域开展一系列前沿应用的研究探索。

结项摘要

高性能飞秒激光在国防安全、前沿技术领域都有重要的应用价值，也有关键的基础科学问题需要深入研究。项目组按照计划开展工作，取得如下重要成果：.实现了高质量的光纤飞秒激光：系统研究了飞秒激光在光纤系统中传输和放大的动力学过程，实现了阿秒量级的孤子分子动力学分辨；在光纤振荡器首次实现了单脉冲能量超过微焦尔、脉冲宽度40fs的激光输出，通过非线性和多芯大模场光纤中的同相位超模放大，在光纤激光放大系统实现脉冲能量微焦尔量级输出，脉冲宽度保持在百飞秒量级。.拉制成功多波段低损耗传输的中空光纤：设计了多种低损耗中空光纤，成果在555nm-564nm波段实现损耗低于瑞利散射损耗，并且在558nm处比瑞利散射损耗极限低2dB/km，突破了石英玻璃材料设定的光纤损耗极限；实现导光通带覆盖近红外波段和深紫外波段，并保持低损耗传输的空芯光纤，能满足高功率飞秒激光和深紫外飞秒激光的传输要求，在355nm处测得的损耗为0.3dB/m。.实现了可调谐的深紫外飞秒激光输出：通过惰性气体填充的中空光纤中的非线性过程，研究了多倍频程超连续光谱的产生机制，实现了波长覆盖265-430nm可调谐的紫外波段飞秒激光；通过非线性晶体中的相位匹配，实现了覆盖紫外和中红外的光学参量振荡和放大，最短获得了波长260nm的高功率紫外飞秒激光。.项目执行期间共发表SCI论文63篇，其中包括1篇Optica，2篇Laser Photonics Reviews.，10篇Optics Letters.，14篇Optics Express，参与出版英文书籍1本，申请国家发明专利8项（其中已授权5项）。培养博士后出站3人，毕业博硕士研究生30人。其中1人获得金国藩青年学子奖，1人获王大珩光学奖-高等学校学生奖。

项目成果

期刊论文数量（67）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（4）
专利数量（5）
Dielectric-mirror-less femtosecond optical parametric oscillator with ultrabroad-band tunability
具有超宽带可调性的无介质镜飞秒光参量振荡器
  • DOI：
    10.1364/ol.43.002316
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Optics Letters
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Fan Jintao;Zhao Jun;Liao Ruoyu;Chu Yuxi;Chai Lu;Wang Chingyue;Gu Chenglin;Hu Minglie
  • 通讯作者：
    Hu Minglie
Scaling the abruptly autofocusing beams in the direct-space
在直接空间中缩放突然自动聚焦的光束
  • DOI：
    10.1364/oe.25.030598
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Zhenyu Zhao;Chen Xie;D;an Ni;Yuquan Zhang;Yanfeng Li;Francois Courvoisier;Minglie Hu
  • 通讯作者：
    Minglie Hu
Core Regulation of Long Period Grating Based on Ring-Core Hollow Fiber and the Application of Temperature Sensing
基于环芯空心光纤的长周期光栅纤芯调节及温度传感应用
  • DOI：
    10.1109/jphot.2017.2759140
  • 发表时间：
    2017-10
  • 期刊：
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Dai Bin;Shen Xiang;Li Jinyan;Dai Nengli;Yang Luyun;Hu Xiongwei;Wang Yibo;Liu Yehui;Peng Jinggang;Li Haiqing
  • 通讯作者：
    Li Haiqing
Optofluidic laser based on a hollow-core negative-curvature fiber
基于空心负曲率光纤的光流控激光器
  • DOI：
    10.1515/nanoph-2018-0014
  • 发表时间：
    2018-06
  • 期刊：
    Nanophotonics
  • 影响因子：
    7.5
  • 作者：
    Yu Jie;Liu Yange;Wang Yingying;Wang Zhi;Zhang Xiaohui;Liu Xiaoqi;Gao Shoufei;Wang Xiaocong;Wang Pu
  • 通讯作者：
    Wang Pu
All-solid very large mode area ytterbium-doped silica microstructured fiber based on accurate control on cladding index
基于包层折射率精确控制的全固态超大模面积掺镱二氧化硅微结构光纤
  • DOI：
    10.1364/oe.24.008978
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Wei Huifeng;Chen Kangkang;Yang Yucheng;Li Jinyan
  • 通讯作者：
    Li Jinyan

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其他文献

贝塞尔飞秒光束光学整流效应的研究
  • DOI：
    10.3788/aos201636.1026010
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    王清月
基于10m光子晶体光纤的放大自相似锁模振荡器研究
  • DOI：
    10.7498/aps.64.184210
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    石俊凯;柴路;赵晓薇;刘博文;胡明列;栗岩锋;王清月
  • 通讯作者：
    王清月
百兆瓦峰值功率的多芯光子晶体光纤飞秒激光放大系统
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    方晓惠;胡明列;刘博文;柴路;王清月
  • 通讯作者：
    王清月
高重复率飞秒激光有机玻璃微加工
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    刘博文;胡明列;柴路;王清月
  • 通讯作者：
    王清月
多芯光子晶体光纤锁模激光器
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    物理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    方晓惠;胡明列;宋有建;谢辰;柴路;王清月
  • 通讯作者：
    王清月

其他文献

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波导产生近中红外单周期激光脉冲用于半导体超快动电子动力学研究
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多芯超大模场光子晶体光纤飞秒激光放大系统的研究
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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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