1550nm垂直腔面发射激光器的非线性动力学及其在光生毫米波中的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61275116
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    92.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0505.非线性光学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Due to their some unique virtues compared with edge-emitting semiconductor lasers, 1550nm vertical-cavity surface-emitting lasers (1550nm -VCSELs) have wide application prospects in different fields such as optical communication, all-optical signal processing, parallel optical interconnection and so on. At present, there still exist in many basically scientific problems needed to be solved during the investigation on the nonlinear dynamics of 1550nm-VCSELs, which to some extent hinders the research and development of related application techniques. In this project, at first, a reasonable theoretical model will be constructed to describe the nonlinear dynamics of 1550nm-VCSELs, and systematic investigations on the dynamics of 1550nm-VCSELs under various external disturbances will be accomplished. As a result, the distribution maps of the dynamical states of 1550nm-VCSELs in different spaces of systemic parameters will be obtained. Secondly, accurate controlling of diversely dynamical states will be realized experimentally. Finally, based on the period-one oscillation state of 1550nm-VCSELs under optical injection, a novel frequency locking technique scheme, by which the period-one frequency is locked through introducing a low frequency RF source whose operating frequency locates at the nth sub-harmonic of the period-one frequency, will be used to obtain 60GHz optical millimeter-wave suitable for Radio-over-Fiber (RoF) sub-carrier application. By carrying on this project, we hope to achieve some breakthroughs in the basic investigation aspect on the nonlinear dynamics of 1550nm-VCSELs. Moreover, a novel technology with some independent intellectual rights for acquiring 60GHz high-performance optical millimeter-wave can be exploited.
1550nm-VCSELs相对于边发射半导体激光器具有自身独特优势,在光通信、光信息处理、并行光互连等领域应用前景广阔。目前对其非线性动力学行为的研究尚有许多基础性科学问题亟待解决,这在一定程度上阻碍了基于1550nm-VCSELs的相关应用技术的研发。本项目将构建合理描述1550nm-VCSELs非线性动力学行为的理论模型,系统研究多种外部扰动下1550nm-VCSELs的动力学行为,获得在不同系统参数空间动力学状态的分布图谱;实验上实现对各动力学状态的准确调控;基于光注入1550nm-VCSELs单周期振荡,探索通过利用频率为单周期振荡频率1/n(n为整数)的低频微波对其进行频率锁定以期获得满足RoF系统副载波要求的60GHz光毫米波的技术方案。该项目的实施,有望在1550nm-VCSELs非线性动力学的基础研究方面获得突破,并研发出具有自主知识产权的60GHz高性能光毫米波获取技术。

结项摘要

1550nm-VCSELs相对于边发射半导体激光器具有自身独特优势,在光通信、光信息处理、并行光互连等领域应用前景广阔。目前对其非线性动力学行为的研究尚有许多基础性科学问题亟待解决,这在一定程度上阻碍了基于1550nm-VCSELs的相关应用技术的研发。本项目完成的主要研究内容及取得的重要结果有:(1) 构建了合理描述自由运行以及外部扰动下1550nm-VCSELs的动力学模型;探明了各种外部扰动下1550nm-VCSELs呈现各种动力学状态、偏振开关以及双稳现象与各主要系统参量之间的关联;获得了在不同系统参量空间下1550nm-VCSELs输出动力学状态的分布图谱。(2) 摸索出调控不同动力学状态的相关参数设置方案,实验上实现对外部扰动下1550nm-VCSELs动力学状态的准确调控。(3) 掌握了基于1550nm-VCSELs单周期态,用低频 (<20GHz) 射频信号锁定高频 (60GHz)光毫米波的核心技术方案;实验获取了可用作RoF副载波的低相位噪声60GHz光毫米波。通过该项目的实施,在1550nm-VCSELs非线性动力学的基础研究方面取得了一些突破和进展,在此基础上探索并掌握了相关60GHz高性能光毫米波获取技术。

项目成果

期刊论文数量(56)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(9)
专利数量(0)
Subharmonic Microwave Modulation Stabilization of Tunable Photonic Microwave Generated by Period-One Nonlinear Dynamics of an Optically Injected Semiconductor Laser
光注入半导体激光器第一周期非线性动力学产生的可调谐光子微波的分谐波微波调制稳定性
  • DOI:
    10.1109/jlt.2014.2362528
  • 发表时间:
    2014-12-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Fan, Li;Wu, Zheng-Mao;Xia, Guang-Qiong
  • 通讯作者:
    Xia, Guang-Qiong
Generation of multi-channel high-speed physical random numbers originated from two chaotic signals of mutually coupled semiconductor lasers
相互耦合半导体激光器的两个混沌信号产生多通道高速物理随机数
  • DOI:
    10.1088/1612-2011/12/1/015003
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    LASER PHYSICS LETTERS
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Tang, X.;Wu, Z. M.;Xia, G. Q.
  • 通讯作者:
    Xia, G. Q.
Tunable and broadband microwave frequency combs based on a semiconductor laser with incoherent optical feedback
基于具有非相干光反馈的半导体激光器的可调谐宽带微波频率梳
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Mao-Rong Zhao;Zheng-Mao Wu;Tao Deng;Zhen-Li Zhou;Guang-Qiong Xia
  • 通讯作者:
    Guang-Qiong Xia
Time-delay signature concealment of polarization-resolved chaos outputs in vertical-cavity surface-emitting lasers with variable-polarization filtered optical feedback
具有可变偏振滤波光反馈的垂直腔表面发射激光器中偏振分辨混沌输出的时延特征隐藏
  • DOI:
    10.3788/col201513.091401
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhu-Qiang Zhong;Jia-Gui Wu;Shun-Tian Wang;Zheng-Mao Wu
  • 通讯作者:
    Zheng-Mao Wu
弱光反馈下正交时变光注入VCSEL的双稳特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴正茂;邓涛;郑安杰;夏光琼
  • 通讯作者:
    夏光琼

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其他文献

1550 nm垂直腔面发射激光器的特征参量随温度的变化
  • DOI:
    10.7498/aps.67.20180572
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马凌华;夏光琼;陈建军;吴正茂
  • 通讯作者:
    吴正茂
Performances of time-delay signature and bandwidth of the chaos generated by a vertical-cavity surface-emitting laser under chaotic optical injection
混沌光注入下垂直腔面发射激光器产生的混沌时滞特征和带宽性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    苏斌斌;陈建军;吴正茂;夏光琼
  • 通讯作者:
    夏光琼
安全性增强的双向长距离混沌保密通信
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李琼;邓涛;吴正茂;徐攀;夏光琼
  • 通讯作者:
    夏光琼
基于正交光注入增益开关850 nm-VCSEL获取双路宽带光学频率梳的方案
  • DOI:
    10.3788/cjl202047.0701022
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    樊利;郑小梅;夏光琼;吴正茂
  • 通讯作者:
    吴正茂
单片集成半导体激光器的阵发混沌特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林晓东;钟祝强;王会苹;陆丹;赵玲娟;夏光琼;吴正茂
  • 通讯作者:
    吴正茂

其他文献

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夏光琼的其他基金

基于单片集成放大反馈半导体激光器的超快光子储备池计算
  • 批准号:
    61875167
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    63.0 万元
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    面上项目
基于垂直腔面发射激光器实时产生多路高速物理随机数的相关理论和技术探索
  • 批准号:
    61575163
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于半导体激光器的10GHz带宽光纤超混沌保密通信理论与实验研究
  • 批准号:
    61078003
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    2010
  • 资助金额:
    43.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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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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