高阈值超宽带激光薄膜色散优化设计与损伤机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1630140
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A31.NSFC-中物院联合基金
  • 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

Improving the laser output enregy and compressing the pulse width are two aspects to enhance the peak power of laser system. In order to obtain transform-limited pulse or few-cycle pulse, it requires the high threshold, ultrabroadband and the free regulation of dispersion at the same time, which bring new challenges to science and technology of laser coating. However, the above three aspects are isolated to study mostly and have not been balanced together. This project focuses on researching the damage mechanism of ultrabroadband dispersion coating and the problem bescause of ultrabroadband restricting high damage threshold and the dispersion. For ultrabroadband dispersion coating with high damage threshold, the new design method and structural evaluation model will be proposed firstly. At the same time, the relationships among broadband, high reflectivity, amount of dispersion compensation and high damage threshold will be determined and quantized. Then, we will study the electric field distribution mathematical model of material. And the precise control technology of sensitive film thickness will be formed. Based on material properties, standing wave field, multi-wavelength mechanism, nonlinear effects and so on, the damage mechanism of ultrabroadband laser coatings will be carried out.The electric field structure and material properties evaluation parameters will be introduced. Based on the above work, the solving approach of dispersion control and laser induced damage caused by ultrabroadband will be obtained.
提升激光峰值功率的主要手段有两个方面,即提高系统输出能量和压缩脉冲宽度。实现脉冲宽度压缩至变换极限或周期量级,对薄膜科学与技术提出了新的要求:同时须满足高阈值、超宽带及色散自由调控,但是目前的报道更多的是将这三者孤立开展,三者兼顾的研究还没有系统的进行。本项目拟研究超宽带对高损伤阈值和色散调控的制约问题及超快超宽带色散薄膜的损伤机制。首先提出超宽带新型高阈值色散调控薄膜的设计方法和结构评价模型,明确和量化宽带、高反射率和色散补偿量及色散振荡要求与高损伤阈值之间相互制约的关系,研究薄膜材料电场分布调控的数理模型。此外,形成敏感膜层厚度精确控制技术,并基于材料特性、驻波场、多波长机制、非线性效应等,开展超快超宽带色散薄膜的损伤机理研究,引入电场结构和材料性质评价参数,获得超宽带给色散调控和抗激光损伤能力带来的约束问题的解决途径。

结项摘要

提升激光峰值功率的主要手段有两个方面:即提高系统输出能量和压缩脉冲宽度,实现脉冲宽度压缩至变换极限或周期量级,对薄膜科学与技术提出了新的要求:同时须满足高阈值、 超宽带及色散自由调控。本项目主要研究超宽带对高损伤阈值和色散调控的制约问题及超宽带色散薄膜的损伤机制。.我们基于谐振效应和多类对称腔初始结构,将薄膜的色散补偿能力提高到一个新的水平,在750-850nm宽带范围内,设计和制备的色散调控量达到1000fs^2;创新性结合了四分之一波长和共振腔的膜层初始设计结构,获得了-20,000 fs^2的大色散量,实现从2.8 ps到213 fs的激光脉冲压缩,为超快激光系统中实现精确的色散补偿和简化啁啾脉冲放大系统提供了一种新的途径。.基于啁啾膜系结合超低折射率SiO2膜层匹配入射介质(空气)阻抗从而减小色散振荡这一设计思想,设计了雕塑结构低振荡色散镜,能在680-920nm波长范围内提供平坦的-200fs^2色散调控量。基于激光脉冲与多层介质薄膜作用时,精确控制入射角度改变引起的脉冲在每一膜层反射和透射相位变化,创新设计得到了色散补偿量随入射角度调谐的超快激光色散薄膜,实现了压缩脉宽的连续可调节,克服了传统薄膜无法调谐色散补偿量的缺点。.对飞秒作用下特殊的鼓包损伤结构进行研究,利用压力驱使模型,基于鼓包形成和演化,初步获得了色散镜的损伤机制模型。提出了超宽带新型高阈值色散调控薄膜的设计方法和结构评价模型,明确和量化宽带、高反射率和色散补偿量及色散振荡要求与高损伤阈值之间相互制约的关系,基于优化材料特性和驻波场分布,提出了金属介质膜和啁啾结构宽带高反射高阈值低色散镜结构及其设计方法,获得了宽带高阈值低色散镜,并明确了材料特性和电场调控相结合是解决超宽带给色散调控和抗激光损伤能力带来的约束问题的根本途径。.项目执行过程中共发表学术论文10篇,其中SCI收录6篇,EI收录4篇,影响因子大于3 的论文2篇,申请发明专利3项。项目圆满完成预期成果与技术指标。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(3)
Design, fabrication and application of dispersive mirrors with a SiO2 sculptured layer
SiO2雕刻层色散镜的设计、制作及应用
  • DOI:
    10.1364/ome.8.000836
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    Optical Materials Express
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Liu Jia;Wang Yanzhi;Zhao Ruirui;Guo Kesheng;Chen Ruiyi;Qi Hongji;Zhu Meiping;Wang Ding;Yi Kui;Leng Yuxin;Shao Ji;a
  • 通讯作者:
    a
Effects of ion beam etching of substrates on the laser-induced damage properties of 355nm antireflection coatings
基材离子束蚀刻对355nm增透膜激光损伤性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Optical Materials
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Kesheng Guo;Yanzhi Wang;Ruiyi Chen;Meiping Zhu;Kui Yi;Hongbo He;Ji;a Shao
  • 通讯作者:
    a Shao
Polarization-independent broadband beam combining grating with over 98% measured diffraction efficiency from 1023 to 1080 nm
与偏振无关%20宽带%20beam%20结合%20光栅%20与%20over%2098%%20测量%20衍射%20效率%20从%201023%20到%201080%20nm
  • DOI:
    10.1364/ol.42.004016
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Chen, Junming;Zhang, Yibing;Shao, Jianda
  • 通讯作者:
    Shao, Jianda
飞秒脉冲钛宝石激光器中的低振荡高色散镜对
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘加;王胭脂;赵睿睿;郭可升;陈瑞溢;齐红基;朱美萍;王丁;易葵;冷雨欣;邵建达
  • 通讯作者:
    邵建达
Angle-adjustment-based tunable chirped mirrors with continuous dispersion compensation
具有连续色散补偿的基于角度调节的可调谐啁啾镜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Ruiyi Chen;Yanzhi Wang;Kesheng Guo;Yuhui Zhang;Zhihao Wang;Meiping Zhu;Kui Yi;Yuxin Leng;Ji;a Shao
  • 通讯作者:
    a Shao

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其他文献

高色散镜的设计和制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王胭脂;胡明列;柴路;王清月;邵建达;董洪成;晋云霞;贺洪波;易葵;范正修;宋有建;王思佳
  • 通讯作者:
    王思佳
基于国产啁啾镜色散补偿的近10fs钛宝石激光器锁模特性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋有建;胡明列;王胭脂;邵建达;晋云霞;柴路;范正修;王清月
  • 通讯作者:
    王清月
宽带高阈值低色散镜的性能研究
  • DOI:
    10.3788/cjl202047.1103001
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宇晖;王胭脂;陈瑞溢;王志皓;赵娇玲;李大伟;赵元安;朱美萍;易葵;晋云霞;贺洪波;冷雨欣;邵建达
  • 通讯作者:
    邵建达
钛宝石激光器9.5fs脉冲输出中的啁啾镜色散补偿
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王胭脂;柴路;王清月;邵建达;董洪成;晋云霞;贺洪波;易葵;范正修;宋有建;胡明列
  • 通讯作者:
    胡明列

其他文献

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王胭脂的其他基金

高阈值空间激光薄膜失效机制和寿命预测研究
  • 批准号:
    11904376
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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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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