纳米共轴腔表面等离激元激光器的设计制作和机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61605082
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The developing of photonics integration technology calls for integratable nanolasers. However, it is still challenging to design a nano-laser which can be applied to integrated optical circuits. Physical mechanisms involved in nanoscale lasers are still not very clear and need further investigation. In this project, a kind of nanoscale lasers based on mechanism of surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation are proposed. This kind of nanolasers are composed of a coaxial cavity and gain materials infiltrated in it. Its lasing wavelength can range from visible to infrared. Most importantly, they can be integrated on chips with high efficiency..Employing improved nanosphere lithography method, coaxial cavities with tunable geometry size can be mass produced. Nanolasers with varied working wavelength will be fabricated by adjusting the cavity geometry sizes and using appropriate gain materials. A model related to energy transfer efficiency between cavity plasmonic modes and excited gain materials in cavity will be established according to simulation results and experimental data. Experimentally investigation of the main factors that influence pump threshold, linewidth and emission power of this kind of nano-lasers. The proposed nano-lasers show advantages in low fabrication cost, high efficiency for integration fabrication, good reproducibility and tunable lasing wavelengths, which makes them good candidate for optical source in integrated optical circuits, active sensors, high resolution display or print and information storage. .Members in our group are experienced in nanosphere lithography method, principles of plasmonics and laser design and fabrication, which makes us capable to accomplish the works of this project.
纳米尺度激光光源作为光子集成技术中的核心器件,其设计和集成制作还是一个难题,且其物理机制尚不完全清晰,需要结合实验深入研究。本课题拟采用纳米共轴腔结构,填充增益介质,基于表面等离激元受激辐射放大机制,设计并制作波长在可见-近红外波段连续可调的纳米激光器。研究内容涵盖以下三点:(1)采用改进的纳米球印刷法制作结构尺寸连续可调的纳米共轴腔,通过调节腔的尺寸和改变增益介质,设计制作多种波长的纳米激光器;(2)建立纳米共轴腔内表面等离激元和增益介质之间的能量转移效率的理论模型;(3)改变材料和结构参数,研究共轴腔纳米激光器阈值、线宽和功率的主要影响因素。课题组在纳米球印刷制造、表面等离激元机理、激光原理和设计等方面有丰富的研究经验。本项目设计制作的纳米激光器具有波长连续可调,可高效率集成制作,制造成本低,可重复性好等优点,可应用于光子集成光源、光电有源传感、高分辨率显示、信息存储等领域。

结项摘要

纳米尺度激光光源作为光子集成技术中的核心器件,其设计和集成制作是关键技术。本课题采用纳米共轴腔结构,填充增益介质,基于表面等离激元受激辐射放大机制,设计并制作波长在可见-近红外波段连续可调的纳米激光器。研究内容涵盖以下三点:(1)研究纳米共轴腔的可控制备,提出两种结构的纳米共轴腔——嵌入式和凸出式,环形腔尺寸最小能小于200 nm,腔狭缝小于10 nm,高度约100 nm。分析这两种结构的光学性质,研究增益介质的填充方案和效果;(2)研究周期性金属结构表面等离激元寿命的影响因素;(3)以及泵浦光的超振荡聚焦平面透镜的设计和制作,这种透镜可以提高纳米激光器阵列的利用率,以及减小光斑。本项目设计制作的纳米激光器具有波长连续可调,可高效率集成制作,制造成本低,可重复性好等优点,可应用于光子集成光源、光电有源传感、高分辨率显示、信息存储等领域。

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(0)
Compact 3D photonic crystals sensing platform with 45 degree angle polished fibers
具有 45 度角抛光光纤的紧凑型 3D 光子晶体传感平台
  • DOI:
    10.1016/j.yofte.2017.03.014
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    Optical Fiber Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Guo Yuqing;Chen Lu;Zhu Jiali;Ni Haibin;Xia Wei;Wang Ming
  • 通讯作者:
    Wang Ming
High Efficiency Light-Emitting Transistor with Vertical Metal-Oxide Heterostructure
具有垂直金属氧化物异质结构的高效发光晶体管
  • DOI:
    10.1002/smll.201800265
  • 发表时间:
    2018-05-29
  • 期刊:
    SMALL
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Liu, Xiang;Kuang, Wenjian;Dai, Qing
  • 通讯作者:
    Dai, Qing
Surface plasmons excited from close-packed nanoring tube arrays produced by nanosphere lithography
由纳米球光刻产生的密堆积纳米环管阵列激发表面等离子体激元
  • DOI:
    10.1364/ome.8.003676
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Optical Materials Express
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Haibin Ni;Ying Zhou;Xiang Liu;Hassan Ali;Lu Ge;Chao Pan;Jianhua Chang;Tingting Wang;Qingquan Liu;Ming Wang
  • 通讯作者:
    Ming Wang
胶体光子晶体修饰光纤及相对湿度检测应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光电工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘超;周俊萍;倪海彬
  • 通讯作者:
    倪海彬
Large area highly ordered monolayer composite microsphere arrays - fabrication and tunable surface plasmon linewidth.
大面积高度有序单层复合微球阵列 - 制造和可调表面等离子体线宽
  • DOI:
    10.1039/c8ra07564f
  • 发表时间:
    2018-11-23
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ni, Haibin;Ge, Lu;Liu, Xiang;Zhou, Ying;Chang, Jianhua;Ali, Hassan;Pan, Chao;Wang, Tingting;Wang, Ming
  • 通讯作者:
    Wang, Ming

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其他文献

圆柱形蛋白石和反蛋白石结构光子晶体的制备及其光学性质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈威;王鸣;倪海彬
  • 通讯作者:
    倪海彬
偏振响应纳米狭缝阵列制备与光学性质
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    光学学报
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  • 作者:
    平安;倪海彬;成建新;常建华
  • 通讯作者:
    常建华
环形狭缝腔阵列光学特性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周静;王鸣;倪海彬;马鑫
  • 通讯作者:
    马鑫
非对称共轴腔结构色产生与调控
  • DOI:
    10.7498/aps.71.20211337
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    钱其升;刘慧研;查永鹏;倪海彬
  • 通讯作者:
    倪海彬
自组装银纳米环等离激元生物传感器的制备与光学性质
  • DOI:
    10.3788/cjl202249.0313001
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹瑷琛;倪海彬;倪波;李元元;常建华
  • 通讯作者:
    常建华

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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

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          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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