可有效实现 2μm超短脉冲激光输出的掺铥稀土碱金属氟化物单晶体研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51472125
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The 2μm mid-infrared femtosecond laser has important applications in the field of civil and military. Traditional 2μm femtosecond laser has shortcomings of large volume, low conversion efficiency, expensiveness and poor stability of system due to its generating from the frequency upconversion of ultrafast light source of Ti:sapphire. In ordr to overcome the technical difficulties in the current lack of 2μm femtosecond laser materials with good properties, the project aims to investigate a thulium doped rare earth alkali metal fluoride single crystal with high quality for 2μm ultrashort pulse laser. We intend to study the growth parameters of Tm3+ doped LiYF4、LiLuF4、NaYF4 et al.fluoride single crystals with Bridgman method. Thulium doped fluoride single crystals with high 2μm emission cross section, wide emission band and long fluorescence lifetime will be obtained by investigating the effect of crystal component, parameter of crystal field and thiulum doping concentration on 2μm emission properties and energy transfer mechanism. The laser rod of Tm3+ doped crystal will be processed from the obtained crystal. The laser performance of the rod will be deeply analyzed. The final purpose of the this research is to achieve the 2μm femtosecond fiber laser output. It is proposed that the Tm3+ ion doped single crystals possess comprehensive performance in thermal stability, chemical-physical property, mechanical strength, optcal transmission, and 2μm emission, and the performance of high-proficiency 2μm ultrafast laser output will be realized. Finally, this project will provide a new choice for 2μm femtosecond crystal laser materials in the future.
中红外2μm飞秒激光在民用及军事领域具有重要应用。传统的2μm 飞秒激光是基于钛宝石超快光源经频率上转换后产生,具有体积大、转换效率低、及系统稳定性差等缺点。针对目前缺乏性能优良的2μm飞秒激光材料这一技术瓶颈问题,本项目拟开展一种可有效实现2μm超短脉冲激光输出的掺铥优质大尺寸稀土碱金属氟化物单晶研究。研究Tm3+掺杂LiYF4、LiLuF4、NaYF4等晶体的坩锅下降法生长工艺。通过晶体组分、晶格场参数、Tm3+掺杂浓度对2μm发光特性与机理的研究,获得具有2μm发射截面高、发光带宽、荧光寿命长的掺铥晶体。以此晶体为材料,加工成激光棒。通过对棒的激光输出特性深入研究,最终实现2μm波段飞秒脉冲激光输出。Tm3+掺杂稀土碱金属氟化物单晶体可望具备热学、物化、光学透过及2μm发光等综合性能优良的特性,有望获得有效2μm飞秒激光输出。本项目研究结果将为2μm飞秒激光晶体提供新的增益基质选择。

结项摘要

中红外2.0 μm飞秒激光在民用及军事领域具有重要应用。本项目开展了可有效实现2.0 μm 激光与超短脉冲激光输出的掺铥优质大尺寸稀土碱金属氟化物单晶研究。研究了Tm3+掺杂优质LiYF4、LiLuF4、α-NaYF4 、Na5Lu9F32单晶体的坩锅下降法关键制备生长工艺。通过晶体组分、晶格场参数、Tm3+掺杂浓度对2.0 μm发光特性与机理的研究,获得了具有2.0 μm发射截面高、发光带宽、荧光寿命长的掺铥晶体。以Tm3+掺杂的LiYF4与LiLuF4为基础加工成尺寸为3×3×5 mm3体块晶体,采用976 nm半导体激光器作为泵浦源,利用短平-平腔进行激光测试。采用Tm: LiYF4最高获得了1.8 W激光输出,相应的光光转换效率和斜效率分别为51%和57%;采用Tm:LiLuF4最高获得了0.8 W激光输出,相应的光光转换效率和斜效率分别为34%和26%。采用Tm: LiYF4晶体,选用5镜折叠腔,利用半导体可饱和吸收镜(SESAM)作为可饱和吸收体,通过优化腔型结构和腔内光斑/光强分布,最终实现了中心波长1.88 μm连续波锁模激光运转,输出功率为200 mW,重复频率为63.5 MHz,脉冲宽度约为~20 ps。进一步优化腔型结构,补偿腔内色散,可获得~100 fs的激光输出。本项目研究结果为2 .0 μm飞秒激光晶体提供新的增益基质选择。

项目成果

期刊论文数量(55)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(19)
Tm3+掺杂Na5Lu9F32单晶体的1.8um优化发射性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盛启国;夏海平;汤庆阳;何仕楠;章践立;陈宝玖
  • 通讯作者:
    陈宝玖
Growth and spectral properties of Ho3+ doped a-NaYF4 single crystal
Ho3 掺杂 a-NaYF4 单晶的生长和光谱特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Optical Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Shuo Yang;Haiping Xia;Jiazhong Zhang;Yongzhang Jiang;Yiwen Shi;Xuemei Gu;Jianli Zhang;Yuepin Zhang;Haochuan Jiang;Baojiu Chen
  • 通讯作者:
    Baojiu Chen
Up-conversion luminescence in Er3+/Yb3+ co-doped LiYF4 single crystals
Er3/Yb3 共掺杂 LiYF4 单晶的上转换发光
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    OPTOELECTRONICS AND ADVANCED MATERIALS-RAPID COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Jiazhong Zhang;Haiping Xia;Li Fu;Shuo Yang;Yongzhang Jiang;Xuemei Gu;Jianli Zhang;Dongjie Wang;Haochuan Jiang
  • 通讯作者:
    Haochuan Jiang
Luminescence properties of Eu3+-doped α - NaYF4 single crystal under NUV-excitation
近紫外光激发下Eu3+掺杂α-NaYF4单晶的发光特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Modern Optics
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Dongsheng Jiang;Haiping Xia;Jian Zhang;Cheng Wang;Zhigang Feng;Shinan He;Qingyang Tang;Baojiu Chen;Haochuan Jiang
  • 通讯作者:
    Haochuan Jiang
Ho3+/Tm3+共掺α-NaYF4单晶体的光谱特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯治刚;夏海平;王成;江东升;张健;何仕楠;汤庆阳;盛启国;张约品;谷雪梅;江浩川;陈宝玖
  • 通讯作者:
    陈宝玖

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其他文献

Pr3+-Yb3+ 共掺磷酸盐玻璃中增强的协作近红外量子剪裁效应
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    夏海平
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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Tm~(3+)掺杂SiO_2-Al_2O_3-PbF_2-AlF_3玻璃的光谱特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨钢锋;林琼斐;张勤远;张约品;夏海平;王金浩
  • 通讯作者:
    王金浩
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烯属碳龙配合物的合成
  • DOI:
    10.6023/cjoc201703003
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    有机化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    路正宇;陈江溪;夏海平
  • 通讯作者:
    夏海平
射线辐照与O2退火对Bi:CdWO4单晶体光谱性能的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗彩香;夏海平;虞灿;张约品;徐军
  • 通讯作者:
    徐军

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

        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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