波长可调中红外飞秒频率梳的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61605122
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    王金章
  • 依托单位：
    深圳大学
  • 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

Mid-IR frequency combs are attracting growing attention due to many potential applications, such as high-resolution molecular spectroscopy, high-accuracy absolute distance measurement, biomedicine and remote gas sensors. Our project aims at the development of high performance of 6.5-10 µm wavelength tunable mid-IR frequency combs. A stable and compact erbium-doped femtosecond fiber laser mode-locked by carbon nanotubes is chosen as seed source. The seed pulse is amplified in a chirped pulse amplification (CPA) system to act as femtosecond pump light. Part of the pump light is then shifted to the 1.85-2.05 µm region via Raman soliton self-frequency shift to form wavelength-tunable femtosecond signal light. The power of signal light is also increased by a CPA system with wide operating bandwidth. Finally, 6.5-10µm wavelength-tunable high power mid-IR frequency combs can be realized by the difference frequency generation between the pump light (1.55 µm) and the signal light (1.85-2.05 µm). Our research work can elucidate the generation mechanism of mid-IR frequency combs and significantly improve the output power of >6 µm mid-IR frequency combs needed for many applications.
中红外飞秒频率梳由于在精密分子光谱学、绝对距离测量、生物医学及大气传感等领域具有重要应用而吸引着科学家们的广泛关注。本项目以发展高性能6.5-10 µm波长可调中红外频率梳为动机，利用结构紧凑、稳定性高的碳纳米管锁模掺铒光纤激光器产生飞秒泵浦光种子源（1.55 µm），并在啁啾脉冲放大压缩系统中提高泵浦光脉冲功率；随后采用Raman孤子自频移方法将部分泵浦光波长频移到1.85-2.05 µm区域内形成波长可调的飞秒信号光，同时构建一个宽带工作的啁啾脉冲放大压缩系统以提高信号光功率；最终通过泵浦光与信号光的差频产生技术实现6.5-10 µm波长可调谐的高功率中红外频率梳。本项目的研究将深入阐明中红外频率梳的产生机理，突破当前6 µm以上中红外频率梳输出功率低下的瓶颈，为促进中红外频率梳的开发应用奠定基础。

结项摘要

中红外频率梳在精密分子光谱学、生物医学及大气传感等领域具有重要的潜在应用。本项目以发展高性能波长可调中红外频率梳为动机，利用结构紧凑、稳定性高的碳纳米管锁模掺铒光纤激光器产生97fs泵浦光种子源（1.55µm），并利用基于非线性光谱展宽及光栅对/空芯光子晶体光纤压缩的啁啾脉冲放大技术提高泵浦光功率，获得了最大平均功率超过1W，最大峰值功率高达240kW的泵浦光；随后在保偏光纤中采用Raman孤子自频移方法将部分泵浦光波长频移到1.85~2.05µm区域内形成波长可调的飞秒信号光，同时构建一个宽带工作的啁啾脉冲放大压缩系统以进一步扩大波长频移范围（最高可调谐至2.3µm）及提高信号光功率，在2µm波段输出功率最大可达1瓦左右，在放大过程中通过优化色散及增益光纤长度等可获得最大脉冲能量达13.3nJ，最短脉冲宽度95fs，最大峰值功率达104kW的信号光；最终泵浦光与信号光在中红外非线性晶体中（AgGaS2）采用差频产生技术实现了波长在6µm以上的可调谐中红外频率梳。本项目的研究阐明了中红外频率梳的差频产生机理及影响因素，为促进中红外频率梳的开发应用奠定基础。在该项目资助下，发表或者接受带有基金号标注的论文13篇，会议论文1篇，申请或授权专利2项，培养3名硕士生。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（2）
Soliton Mode-locked Large-Mode-Area Tm-Doped Fiber Oscillator
孤子锁模大模面积 Tm 掺杂光纤振荡器
  • DOI：
    10.1109/lpt.2019.2959793
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    IEEE Photonics Technology Letters
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Zhu Zexiu;Zhang Hui;Wang Mengmeng;Wei Rongling;Zheng Zhijian;Yan Peiguang;Ruan Shuangchen;Wang Jinzhang;Hasan Tawfique;Sun Zhipei
  • 通讯作者：
    Sun Zhipei
Dual-Operation Regime Thulium-Doped Fiber Laser and Its Applications in Cascaded Raman Light and Supercontinuum Generation
双工作方式掺铥光纤激光器及其在级联拉曼光和超连续谱产生中的应用
  • DOI：
    10.1109/jphot.2018.2794974
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子：
    2.4
  • 作者：
    Zheng Zhijian;Ouyang Deqin;Zhao Junqing;Yan Peiguang;Wang Jinzhang;Lin Shenghua;Ruan Shuangchen
  • 通讯作者：
    Ruan Shuangchen
172  fs, 243  kW peak power pulse generation from a Ho-doped fiber laser system
掺钬光纤激光系统产生 172 英尺/秒、243 英尺/千瓦峰值功率脉冲
  • DOI：
    10.1364/ol.43.004619
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Optics Letters
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Wang Mengmeng;Zhang Hui;Wei Rongling;Zhu Zexiu;Ruan Shuangchen;Yan Peiguang;Wang Jinzhang;Hasan Tawfique;Sun Zhipei
  • 通讯作者：
    Sun Zhipei
High-energy and efficient Raman soliton generation tunable from 1.98 to 2.29 µm in an all-silica-fiber thulium laser system
在全硅光纤铥激光系统中产生高能、高效的拉曼孤子，波长可调范围为 1.98 至 2.29 µm
  • DOI：
    10.1364/ol.42.003518
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Optics Letters
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Wang Jinzhang;Lin Shenghua;Liang Xiaoyan;Wang Mengmeng;Yan Peiguang;Hu Guohua;Albrow Owen Tom;Ruan Shuangchen;Sun Zhipei;Hasan Tawfique
  • 通讯作者：
    Hasan Tawfique
Group IIIA/IVA monochalcogenides nanosheets for ultrafast photonics
用于超快光子学的 IIIA/IVA 族单硫属化物纳米片
  • DOI：
    10.1063/1.5100848
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    APL Photonics
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Zhang Mengyu;Li Junzi;Chen Hao;Zhang Jiaqiang;Yin Jinde;He Tingchao;Wang Jinzhang;Zhang Min;Zhang Bo;Yuan Jianping;Yan Peiguang;Ruan Shuangchen
  • 通讯作者：
    Ruan Shuangchen

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  • 通讯作者：
    王金章
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    许惠英

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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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