石墨烯锁模耗散孤子光纤激光器动力学特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11374089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2201.光的传播、探测与成像
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The generation of ultra-short pulses with high energy is very useful in a variety of applications including studying and observing the transient structural changes of the microscopic material on their physical, chemical or biological characteristics, etc. Higher energy ultra-short pulse can be formed in dissipative soliton lasers, while graphene as a laser mode locker has many merits such as ultra-fast recovery time, higher optical damage threshold, and lower saturation intensity and so on. In this study, we will investigate how the graphene thickness affects the operational patterns of the mode-locked fiber lasers, and discuss the unusual dynamics of dissipative solitons. We will first use monolayer graphene as the SA to obtain self-similar pulse with broader spectra and higher pulse energy in dissipative soliton lasers, and offer the parameters for obtaining high-energy ultra-short pulses. Since the multilayer graphene has an exceptionally high nonlinear response, we will study the rogue waves with huge peak power, and discuss how to form and control rouge wave in an all normal dispersion mode-locked fiber lasers based on multilayer graphene SA. Further more, since the graphene absorbance is independent of frequency, we will also study wavelength-tunable passively harmonically mode-locked fiber lasers with ultrashort pulses and a high repetition rate, and offer an operational mechanism for these fiber lasers. The above study will develop the theory for using mode-locked lasers as platform to produce dissipative solitons, reveal their unusual dynamics, and indicate the relationship between the thickness and characteristics of the graphene. It will also provide the key technology for obtaining the new ultra-short femtosecond pulse source, and lay a good theoretical and experimental foundation for the research on dynamic patterns in mode-locked fiber lasers based on saturable absorber.
高能量超短脉冲光源在研究微观物质世界物理、化学和生物的瞬态结构变化等领域具有重要应用。耗散孤子激光器可产生高能量光脉冲,石墨烯饱和吸收体具有超快恢复时间、高光损伤阈值、低饱和强度等优点。本项目拟将石墨烯厚度与锁模激光器工作模式相结合,研究耗散系统中脉冲的动力学过程。采用单层石墨烯做饱和吸收体,在耗散孤子激光器中产生高能量、宽带自相似超短光脉冲,探讨获得高能量超短光脉冲的条件;利用多层石墨烯具有较大非线性系数的特性,在全正色散耗散孤子激光器中,产生超大峰值功率奇异波光脉冲,探明影响奇异波形成的关键因素;利用石墨烯独立于波长的饱和吸收特性,实现波长可调谐高重复频率光脉冲稳定输出,研究其形成机理。本课题将发展利用光纤锁模激光器研究非线性耗散动力学系统的平台,揭示石墨烯厚度与其特性的关系,提供构造新型飞秒光源的关键技术,为基于饱和吸收体锁模光纤激光器动力学特性的研究奠定良好的理论和实验基础。

结项摘要

耗散孤子激光器可产生高能量光脉冲,可调谐耗散孤子激光器具有重要应用。激光器产生光脉冲的关键器件为可饱和吸收体,而实现可调谐的关键器件为滤波器。本项目从饱和吸收体的制备与表征出发,辅以研制全光纤型光谱滤波器元件,进而研究耗散系统中脉冲的动力学过程。具体研究内容如下:分别制备、表征了单层率大于90%的单层石墨烯薄膜及3-7层的多层石墨烯薄膜,研制了基于锥纤倏逝场及三明治结构等两种不同类型石墨烯锁模器件;研究了石墨烯锁模高能量宽带自相似脉冲光纤激光器,得到了脉冲光谱带宽为186.6 nm,去啁啾脉冲宽度为22.5 fs,去啁啾脉冲峰值功率为1.26 MW的放大自相似光脉冲源;优化设计了耗散孤子激光器,得到了脉宽为11 ps,去啁啾后脉宽为44 fs,单脉冲能量为66 nJ,脉冲峰值功率为1.5 MW的输出光脉冲;研制了石墨烯高阶谐波锁模孤子光纤激光器,实现了61阶高阶谐波、重复频率为603.9 MHz 光脉冲输出;制作了基于锥纤的波长可调谐衰减器及波长间隔精确可控的梳状干涉滤波器;研制了波长可调谐、单层石墨烯锁模耗散孤子光纤激光器,实现了中心波长从1559.77 nm到1556.25 nm之间连续可调;研制了L波段可调谐光纤锁模激光器,实现了中心波长从1583.0到1602.4 nm范围内连续可调;深入分析了耗散孤子光纤激光器中奇异波形成机理,得到了能量高达50 nJ的奇异波光脉冲。另外,本项目还研制了波长间隔精确可控的多波长掺镱及掺铒光纤激光器;研制了高阶谐波暗脉冲光纤激光器及放大器、爆发模式耗散孤子光纤激光器及放大器、耗散孤子方脉冲光纤激光器等新型光纤激光系统。通过本项目研究,掌握了研制高性能、耗散孤子激光光源的关键技术。为新型、稳定、高能量、性能灵活可控光纤激光光源的研制提供了一些启示。为基于饱和吸收体和光谱滤波器的光纤激光器动力学特性的研究奠定了良好的理论和实验基础。

项目成果

期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(0)
Optimal design of similariton fiber lasers without gain-bandwidth limitation
无增益带宽限制的相似光纤激光器的优化设计
  • DOI:
    10.1364/oe.25.018410
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Li Xingliang;Zhang Shumin;Yang Zhenjun
  • 通讯作者:
    Yang Zhenjun
Numerical investigation of dissipative solitons in net normal-dispersion erbium-doped fiber lasers
净正色散掺铒光纤激光器中耗散孤子的数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijleo.2017.06.112
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    OPTIK
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Men Yanbin;Wen Fang;Zhang Shumin
  • 通讯作者:
    Zhang Shumin
Interaction trajectory of solitons in nonlinear media with an arbitrary degree of nonlocality
具有任意非局域性的非线性介质中孤子的相互作用轨迹
  • DOI:
    10.1016/j.aop.2016.01.005
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Annals of Physics
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Dai Zhiping;Yang Zhenjun;Ling Xiaohui;Zhang Shumin;Pang Zhaoguang
  • 通讯作者:
    Pang Zhaoguang
Propagation of anomalous vortex beams in strongly nonlocal nonlinear media
反常涡旋光束在强非局域非线性介质中的传播
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2015.03.071
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Dai Zhiping;Yang Zhenjun;Zhang Shumin;Pang Zhaoguang
  • 通讯作者:
    Pang Zhaoguang
Interaction between anomalous vortex beams in nonlocal media
非局域介质中异常涡旋束之间的相互作用
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2017.04.001
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Zhen-Jun Yang;Zhen-Feng Yang;Jian-Xing Li;Zhi-Ping Dai;Shu-Min Zhang;Xing-Liang Li
  • 通讯作者:
    Xing-Liang Li

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其他文献

miR-26通过负向调控Ang Ⅱ/KLF4/TGF-β通路抑制心房颤动易感性及心房纤维化
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    临床心血管病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    马长生
双曲余弦高斯光束在强非局域介质中的传输
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨振军;张书敏;庞兆广;游开明
  • 通讯作者:
    游开明
被动锁模光纤激光器中增益支配孤子的腔致峰值功率钳位效应(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张书敏;唐定远;沈德元;赵鹭明
  • 通讯作者:
    赵鹭明
不同形态纳米纤维素的制备方法研究进展
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.028527
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕天艺;张书敏;陈媛;马良;冯鑫;陈海;余永;朱瀚昆;张宇昊;戴宏杰
  • 通讯作者:
    戴宏杰
离子液体预处理/硫酸水解协同制备纳米纤维素及其稳定Pickering乳液初步研究
  • DOI:
    10.13995/j.cnki.11-1802/ts.029129
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    食品与发酵工业
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张书敏;刘玥;刘洪龙;张宇昊;陈媛;余永;戴宏杰
  • 通讯作者:
    戴宏杰

其他文献

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张书敏的其他基金

基于非线性光谱再整形技术的超短脉冲光纤激光光源研究
  • 批准号:
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    2020
  • 资助金额:
    62 万元
  • 项目类别:
    面上项目
相干拉曼光谱分子测量用光源的研究
  • 批准号:
    11074065
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    40.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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