微纳波导中非线性弱光孤子的存储与读取及其应用研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11704066
  • 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:
    A2203.光场调控与非线性光学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The quantum interference effect, induced by the interact of light and media, provides a powerful platform for quantum information. The group velocity of light can be decreased to zero via electromagnetically induced transparency, which makes it possible for light storage and retrieval in media. The nonlinear optical effect and quantum interference effect can be dramatically enhanced by the interact of light and media filled in the micro- and nano-waveguides, which has important applications in nonlinear optical information...In this project, we will investigate the storage and retrieval of the nonlinear optical solitons in hollow-core photonic crystal fiber (HC-PCF) filled with the coherent multi-level atomic ensembles. In the meantime, we will calculate the memory efficiency of optical solitons, and predict its potential applications. Firstly, we obtain the eigen mode of light which propagates in HC-PCF, and derive Maxwell-Bloch equations described the interact of light and media; Secondly, we derive the coupled nonlinear Schrodinger equations of the probe fields by the method of multiple scales, and obtain the formation and propagation condition of optical solitons; Thirdly, we demonstrate that light pulses can be stored and retrieved very stably through switching off and on a control field appropriately, and calculate the memory efficiency of optical solitons...The results here maybe provide a new theoretical foundation and technology method in the effective memory, transmission and processing of optical information, and have important applications in the field of quantum information network and technology, etc.
光与物质相互作用的量子相干效应为量子信息提供了强有力的研究平台。尤其是电磁感应透明效应使光的群速度可减小到零,这为在介质中实现光信息的存储和读取提供了理论可能。微纳波导中光与分子原子相互作用可增强非线性光学效应和量子干涉效应,在非线性光信息处理和传输方面有重要应用。..本项目主要提出在充有原子气体的空芯光子晶体光纤中研究光孤子的存储与读取,并计算存储效率,以及分析其潜在的应用价值。首先,数值分析光在波导中传播的本征模式,并导出描述光与物质相互作用的Maxwell-Bloch方程;然后,通过奇异摄动理论的多重尺度展开法,推导探测光包络所遵循的非线性薛定谔方程,分析波导增强的非线性效应和光孤子的形成与传播条件;再次,通过适当地关闭与开启控制光场,研究光孤子的存储与读取,并计算光孤子的存储效率。..该研究课题不仅可为光的操控提供新的理论思路,而且还可为实现光信息处理与传输提供新颖有效的技术手段。

结项摘要

光场调控、光存储与读取是光信息处理等领域的研究热点。本课题主要内容是相干原子介质中弱光孤子及其操控的研究。主要研究结果如下:1、通过数值模拟分析了空芯光子晶体光纤中光场的传播模式;2、在四能级Tripod型的相干原子介质中,通过调节系统参数,可使交叉克尔非线性效应压制自克尔非线性效应,研究了Thirring光孤子的形成与传播及其轨迹操控;3、利用交叉克尔非线性效应,在倒Y型原子系统中研究了高维光孤子的俘获效应及其轨迹操控;4、利用相向传播的远失谐Stark光场产生光晶格,从而研究带隙结构中的局域模式(包括基态模式和偶极模式)。.本课题所得的研究结果,不仅对于解释光与多能级量子体系的共振非线性光学效应,发展弱光非线性光学理论和高维光孤子理论有较重要的理论价值,而且对于精密光谱与精密测量、光与量子信息的处理与传输、弱光水平下的光操控器件(如全光开关)的设计等方面具有一定的理论指导意义和潜在的应用价值。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Role of rotational coherence in femtosecond-pulse-driven nitrogen ion lasing
旋转相干性在飞秒脉冲驱动氮离子激光中的作用
  • DOI:
    10.1103/physrevresearch.2.023329
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Physical Review Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Xie Hongqiang;Lei Hongbin;Li Guihua;Zhang Qian;Wang Xiaowei;Zhao Jing;Chen Zhiming;Yao Jinping;Cheng Ya;Zhao Zengxiu
  • 通讯作者:
    Zhao Zengxiu
Sub-cycle coherent control of ionic dynamics via transient ionization injection
通过瞬态电离注入对离子动力学进行子循环相干控制
  • DOI:
    10.1038/s42005-020-0321-7
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Communications Physics
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Qian Zhang;Hongqiang Xie;Guihua Li;Xiaowei Wang;Hongbin Lei;Jing Zhao;Zhiming Chen;Jinping Yao;Ya Cheng;Zengxiu Zhao
  • 通讯作者:
    Zengxiu Zhao
Mechanism and control of rotational coherence in femtosecond laser-driven N-2(+)
飞秒激光驱动 N-2( ) 旋转相干性机理与控制
  • DOI:
    10.1364/oe.398888
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Hongbin Lei;Guihua Li;Hongqiang Xie;Qian Zhang;Xiaowei Wang;Jing Zhao;Zhiming Chen;Zengxiu Zhao
  • 通讯作者:
    Zengxiu Zhao
Manipulation of a weak signal pulse by optical soliton via double electromagnetically induced transparency
通过双电磁感应透明光孤子操纵弱信号脉冲
  • DOI:
    10.1088/2399-6528/ab514d
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Journal of Physics Communications
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Chen Zhiming;Xie Hongqiang;Zhou Qi;Tan Chaohua
  • 通讯作者:
    Tan Chaohua
Intensity-independent molecular rotational decoherence lifetimes measured with mean wavelength shifts of femtosecond pulses
通过飞秒脉冲的平均波长偏移测量与强度无关的分子旋转退相干寿命
  • DOI:
    10.3788/col201816.120201
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Xie Hongqiang;Li Guihua;Yao Jinping;Chu Wei;Chen Zhiming;Cheng Ya
  • 通讯作者:
    Cheng Ya

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其他文献

拟稳态Maxwell方程的可计算建模和应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    数学建模及其应用
  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈志明;崔涛;郑伟英
  • 通讯作者:
    郑伟英
基于大气阻力的微小卫星编队控制
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    应用科学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    陈志明;王惠南;刘海颖
  • 通讯作者:
    刘海颖
复合式旋翼飞行器多目标控制分配策略
  • DOI:
    10.7527/s1000-6893.2019.22727
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    许永明;林敬兰;蒋芳市;葛宏力;黄炎和;陈志明
  • 通讯作者:
    陈志明

其他文献

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陈志明的其他基金

基于光晶格操控相干原子介质的带隙光孤子研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
基于光晶格操控相干原子介质的带隙光孤子研究
  • 批准号:
    12264002
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    32.00 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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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