飞秒光纤激光脉冲基频光差频产生长波红外频率梳的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61377044
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 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

This research project is proposed to investigate the scientific and technical issues involved in the long-wave infrared frequency comb laser source obtained by nonlinear difference frequency generation (DFG) scheme with femtosecond mode-locked fiber laser pulse fundamental lights. By using the supercontinuum generation technique in all-normal dispersion and high nonlinearity photonic crystal fiber (PCF), the time-frequency characteristics of the femtosecond mode-locked fiber laser pulse can be regulated and controlled for the generation of the two color femtosecond pulse trains for the requirements of fundamental lights of DFG in long-wave infrared region. An efficient balanced amplification approach for the two color femtosecond pulse trains can be achieved by using the cascaded self-similar fiber amplifiers with interstage shaping and filtering elements, which can overcome the optical wave breaking, prevent the breakthrough of the gain bandwidth of normal fiber amplifiers due to the pulse spectral broadening, and suppress the nonlinear chirp. And, an effective way to suppress the noise accumulation and improve the signal to noise ratio of the DFG system can be found by investigating the behaviors and mechanism of both the nonlinear noise in the processes of supercontinuum generation in all-normal dispersion and high nonlinearity PCF, and, the nonlinear chirps, stimulated Raman shifted pulses, and ASE noises in the amplification of the femtosecond pulses in the fiber amplifiers. Based on the above, finally, it is reasonable to propose an optimized design principle and developing technique for infrared region DFG optical frequency comb laser source with typical nonlinear crystals based on the femtosecond mode-locked fiber laser. This project may not only open a new way to develop efficient infrared coherent laser source, supplying solutions to the "bottlenecks" obstructs hindering the field of current long-wave infrared spectroscopy applications, but also greatly promote the research activity progresses in the femtosecond fiber laser and the relative infrared laser frequency conversion technology based on fiber lasers. Thus executing this project plan holds remarkable significance in both scientific research and technological progress.
本项目研究以锁模光纤激光脉冲为基频光、经DFG变频获取光纤型长波红外频率梳光源中的关键科学技术问题。通过采用全正色散高非线性PCF超连续谱产生来调控飞秒光纤激光脉冲的时频特性、获取长波红外波段DFG光频率梳的双色基频飞秒脉冲;通过级联自相似光纤放大结合级间整形滤波方案克服光波破裂、防止脉冲频谱展宽对放大器增益带宽的突破、抑制非线性啁啾,实现对双色基频飞秒脉冲的高效均衡放大;通过抑制超连续谱产生中的非线性噪声和光纤放大中产生的非线性啁啾、受激Raman频移脉冲和ASE噪声,寻求降低系统噪声积累、提高DFG输出信噪比的有效途径;以此为基础,解决光纤激光DFG红外光频率梳的结构原理与设计方案等问题,掌握关键技术。本项研究将为发展光纤型高效红外相干激光光源、解决红外光谱分析等领域面临的光源瓶颈问题开辟一条新途径,并将推动飞秒光纤激光红外非线性变频技术的进步,具有极其重要的科学意义和实用价值。

结项摘要

中远红外波段集中了大量分子的基带吸收线,为满足物质结构与成分分析需要,人们正在大力发展中远红外波段的光梳光源。差频产生 (DFG) 技术易于获取宽带调谐的激光变频输出,且源于同一台锁模激光器的双色基频脉冲经光整流可自动地消除载波包络偏移频率,从而可大幅简化差频光的相位锁定,使得DFG产生中远红外光梳的方案倍受人们重视,这种光梳光源在高灵敏度光谱分析、大气环境检测等领域具有极其重要的应用。 .本项目开展了基于飞秒锁模光纤激光脉冲基频光的DFG红外光梳的研究。基于飞秒光纤激光脉冲的频谱调控技术,研究了不同类型锁模光纤激光脉冲的特性及其泵浦高非线性光纤产生的超连续谱,提出了满足长波红外DFG要求的双色基频飞秒脉冲提取方案;比对了自相似和啁啾脉冲放大 (CPA) 技术的优劣,进而采用级联CPA光纤放大结合级间隔离的方案,实现了对双色基频飞秒脉冲的高效放大;解决了双色基频飞秒脉冲同步问题,并实现了对脉冲偏振态的有效调控;研究了非线性晶体相位匹配与转换效率等特性,设计了适于中远红外DFG应用的GaSe晶体元件,经优化有效拓宽了相位匹配接受带宽。.以此为基础,探明了光纤激光DFG红外光梳的主要噪声来源,设计出有效锁定重复频率的PLL电子链路,对DFG光梳主要噪声源进行了有效抑制,最终设计和构建了一种全光纤型DFG红外光梳系统,该光梳在6-10 μm范围内可任意调谐,最大光谱带宽达1.3 μm。.本项研究的成果为发展高效红外相干激光光源、解决红外光谱分析等应用领域所面临的光源瓶颈问题开辟了一条新途径,并对飞秒光纤激光脉冲红外非线性变频技术的发展起到了推动作用,所设计研制的光纤型DFG光梳可望发展成小型化分析检测仪器,在分子精密光谱与大气环境检测等领域发挥重要作用。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tapered Optical Fiber Probe with a Double–substrate Strategy for Surface–enhanced Raman Scattering Detection
采用双基底策略的锥形光纤探头,用于表面增强拉曼散射检测
  • DOI:
    10.1002/qj.2815
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    ChemistrySelect
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Jie Cao;Qinghe Mao
  • 通讯作者:
    Qinghe Mao
介质加载型表面等离子体波导中发光粒子的自发辐射特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姚波;刘晔;龙虎;毛庆和
  • 通讯作者:
    毛庆和
Q-switched fiber laser based on an acousto-optic modulator with injection seeding technique
基于声光调制器和注入种子技术的调Q光纤激光器
  • DOI:
    10.1364/ao.55.004584
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Applied Optics
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Li Wencai;Liu Haowei;Zhang Ji;Long Hu;Feng Sujuan;Mao Qinghe
  • 通讯作者:
    Mao Qinghe
312 MHz, compactall-normal-dispersion Yb: fiber ring laser with an integrated WDM-ISO
312 MHz、紧凑型全正色散 Yb:具有集成 WDM-ISO 的光纤环形激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Pan Li;Lei Shi;Qing Sun;Junlong Wang;Qinghe Mao
  • 通讯作者:
    Qinghe Mao
One-pot hydrothermal synthesis of silver nanoplates on optical fiber tip for surface-enhanced Raman scattering
光纤尖端银纳米片的一锅水热合成用于表面增强拉曼散射
  • DOI:
    10.1063/1.4879552
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Applied Physics Letters
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Cao Jie;Zhao Di;Lei Xing;Liu Ye;Mao Qinghe
  • 通讯作者:
    Mao Qinghe

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其他文献

稳定单纵模运转的低噪声环形复合腔光纤激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘昊炜;张骥;魏珊珊;姚波;毛庆和
  • 通讯作者:
    毛庆和
一种全保偏光纤型高效宽带红外DFG光梳
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    量子电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马金栋;路桥;段典;姚波;毛庆和
  • 通讯作者:
    毛庆和
光纤型空芯光子晶体光纤低压CO2气体腔的制备
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王海宾;刘 晔 ;王进祖 ;毛庆和
  • 通讯作者:
    毛庆和
Supercontinuum generated in all-normal dispersion photonic crystal fibers with picosecond pump pulses
使用皮秒泵浦脉冲在全法向色散光子晶体光纤中产生的超连续谱
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
    Tetrahedron Letters
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    李磐;时雷;毛庆和
  • 通讯作者:
    毛庆和
利用偏振控制器连续调节光纤环镜的反射率
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    大地测量与地球动力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尚亮;冯素娟;毛庆和
  • 通讯作者:
    毛庆和

其他文献

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AI技术路线图

毛庆和的其他基金

基于光纤激光的DFG红外频率梳光源关键问题的研究
  • 批准号:
    61250017
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
多波长光纤激光器光学多稳态的产生与变换
  • 批准号:
    60677050
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    31.0 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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