利用飞秒光频梳对激光波长进行高精度测量及实时跟踪的方法

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61805276
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0506.激光
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Restricted by the frequency stability of the laser source and the detection method, the wavelength track accuracy is limited to 10-8, which limited the application of the metrology that based on the low noise laser. The combination of the automatic control and laser technology bring out the birth of the optical frequency comb. The 10-12 frequency stability of the optical frequency comb provides the possibility that the wavelength can be measured and tracked with higher accuracy. Therefore, this project proposes a new high-precision wavelength tracking method, which can improve the tracking accuracy by two magnitudes. In this project an interferometer will be built. Its signal source is an optical frequency comb. The wavelength of the optical signal causes the variation of the optical path difference, and, then, the variation will be detected by the Hansch-Couillaud detector, which outputs a voltage signal. The voltage signal will eventually be digitized by a high resolution analog to digital converter. The theoretical study will focus on the noise transfer function of the system in order to reduce the detection error and to improve the detection accuracy to the order of magnitude 10-9. The calibration experiment will be demonstrated when the system is built. The experimental results and Edlen empirical formula will be compared to verify the measurement accuracy further.
由于光源频率稳定度和测量方法的局限性,目前的激光波长跟踪精度无法优于10E-8,从而限制了激光度量精度的提升。自动控制和激光器技术的结合发展出了稳定度达到10E-12的飞秒光频梳,这为波长跟踪达到更高精度提供可能。本项目因此提出一种新的高精度波长测量及跟踪方法,有望将波长跟踪精度提高两个量级。计划以飞秒保偏光纤光频梳为探测光源,搭建双臂干涉仪。双臂干涉仪的光程差变化会反映空气中信号光波长的变化,这种变化会被Hansch-Couillaud探测器转化为电压信号。这个电压信号最终会通过搭建高分辨率的采样电路,以数字信号的形式输出测量结果。理论研究将围绕系统的噪声传递特性展开,进而在实验中采取相应的降噪手段,最终将探测精度提高到10E-9量级以上。系统搭建完成之后,将进行精度标定实验。测量结果和Edlen经验公式还会进行对比,以对标定精度提供佐证。

结项摘要

由于光源频率稳定度和测量方法的局限性,目前的激光波长跟踪精度无法优于10E-8,从而限制了激光度量精度的提升。自动控制和激光器技术的结合发展出了稳定度达到10E-12的飞秒光频梳,这为波长跟踪达到更高精度提供可能。为进行高精度波长跟踪,本项目对光纤飞秒激光器进行了放大及扩频改造,并且对其频率精度进行了测量。基于该光源,又搭建了双臂干涉仪和H-C探测器,调节了H-C探测器的输出范围。优化了整个探测系统的动态范围和采样精度。基于柔性铰链放大机构,发明了热释放法制作迷你型干涉仪,并得到了20urad的制作精度。我们进而将这种技术用于无镜架的Kerr Lens锁模激光器制作了。完成了业内首款全固化Kerr Lens飞秒激光器。该激光器可以在300 ~ 500 mA 的二极管泵浦电流下,获得15 mW的输出功率。在锁定其重复频率后,与传统构造的固体激光器的比较。其相位噪声降低了 50%。在其自由运行时,其频率稳定性提高了一倍。整个激光器的电功耗仅为5W,为Kerr lens锁模激光器在复杂环境下的应用提供了重要依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Compact, High-Performance All-Polarization-Maintaining Er: Fiber Frequency Comb With Single Fiber Actuator
紧凑、高性能全保偏 Er:带单光纤致动器的光纤频率梳
  • DOI:
    10.1109/jphot.2020.3010558
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Cai Yajun;Zhang Ting;Pan Ran;Hu Xiaohong;Ye Feng;Zhang Wei;Zhao Wei;Wang Yishan
  • 通讯作者:
    Wang Yishan
Compact, robust, and repetition-rate-locked all-polarization-maintaining femtosecond fiber laser system
紧凑、坚固、重复率锁定的全保偏飞秒光纤激光器系统
  • DOI:
    10.1117/1.oe.58.4.046108
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Optical Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Cai Yajun;Pan Ran;Zhang Tong;Liu Yuanshan;Wang Hushan;Zhang Wei;Wang Yishan;Zhao Wei;Feng Ye;Hu Xiaohong
  • 通讯作者:
    Hu Xiaohong
Phase-locked two-color visible frequency comb system based on 1.5-μm all-polarization-maintaining fiber laser
基于1.5μm全保偏光纤激光器的锁相二色可见光频率梳系统
  • DOI:
    10.1117/1.oe.59.2.026107
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Optical Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Yajun Cai;Ran Pan;Xiaohong Hu;Ye Feng;Wei Zhang;Wei Zhao;Yishan Wang
  • 通讯作者:
    Yishan Wang

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其他文献

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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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