基于波长分幅和参量放大的超快多幅实时成像技术的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61405119
  • 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:
    F0506.激光
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Developing imaging technology with extreme-high photographic frequency is very significant for some scientific studies in extreme short time scale, and has been proved to be an indispensable tool to promote the developments of frontier scientific investigation, national defense, spaceflight and so on. This project aims at developing an imaging technology with extreme-high photographic frequency, extreme-high time resolution and muti-frames to record the ultrafast non-repeatable processes. A collinear pulse train with different wavelength is generated by using chirped pulse shaping technology, for the imaging sampling of the event at different moments with fs resolution. For the first time, the sampling pulses are separated spatially without astigmatism by using some grating pairs, and finally image onto their own CCD devices. The time resolution of this method is independent of the response time of the CCDs, and the signal recording time of the medium can be far longer than the temporal resolution of the image, which reduces the sensitivity requirements of the CCDs. Chirped pulse amplification technology is first introduced to improve the intensity of the imaging information and the recorded signal-to-noise ratio, and also reduce the image distortion in the ultrashort laser pulse amplification process. For the first time, new digital processing technology is developed to recover the lost information by pump non-uniform and phase mismatching in OPA. As a result, our work will present 4-frame images of a ultrafast event with photograph frequency more than 100Gfps, time resolution as high as 100fs and space bandwidth product as high as 30000.
发展超快实时成像技术对于研究极短时间尺度下的科学问题具有极其重要的意义,并推动前沿科学研究、国防以及航天等方面的发展。本项目旨在发展一种对非重复超快过程具有极高摄影频率、极高时间分辨率的多幅成像技术。首次利用啁啾脉冲整形技术,获得不同波长、空间共线传播的超短脉冲序列,对事件不同时刻进行飞秒分辨成像取样。首次利用色散效应将取样脉冲在空间上分离并成像在各自面阵CCD 上。该方法的时间分辨率与CCD 的响应时间无关,降低了超快成像对CCD 灵敏度的要求。首次引入啁啾脉冲参量放大技术提高超快成像的强度和记录信噪比,同时降低图像信息在放大过程中的畸变。利用计算技术恢复参量放大过程中丢失的图像信息,以提高像的空间分辨率。研究结果预期对某一超快时间事件实现约100fs时间分辨率、大于100Gfps 摄影频率以及高空间分辨率(空间-带宽积约30000)的4幅极高速成像。

结项摘要

发展超快实时成像技术对于研究极短时间尺度下的科学问题具有极其重要的意义,并推动前沿科学研究、国防以及航天等方面的发展。本项目旨在发展一种对非重复超快过程具有极高摄影频率、极高时间分辨率的多幅成像技术。首次利用啁啾光照明、超短脉冲取样的级联非共线光参量放大设计,对事件不同时刻进行飞秒分辨成像取样,获得时序多幅闲频光成像。提出新型II类相位匹配非共线设计,消除闲频光拖尾现象,既能大大提高闲频光图像质量,又有利于各级超快闲频光图像的自然空间分离。提出了非共线角度非临界相位匹配光参量放大技术,能够有效提高光参量放大成像的信息量和空间均匀性。我们的单次超快多幅超快成像系统相关指标已经全部达到原有研究目标的要求,实测指标为:时间分辨率100fs,摄影频率10^12fps,空间带宽积73000,画幅数4幅。该技术对于揭示诸如激光等离子体的形成和演化、激光尾波场加速相对论性电子束、超快化学/医学分子动力学过程等不可重复过程的机理有重要的意义。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Intra-cavity spectral shaping based on optical rotatory dispersion in a broadband Ti : S regenerative amplifier
宽带 Ti:S 再生放大器中基于旋光色散的腔内光谱整形
  • DOI:
    10.1088/1612-2011/12/8/085301
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Laser Physics Letters
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zheng Shuiqin;Chen Wenting;Cai Yi;Lu Xiaowei;Zheng Guoliang;Li Jingzhen;Xu Shixiang
  • 通讯作者:
    Xu Shixiang
A compact SPIDER system based on a pair of 180 degrees folding right-angle prisms stretcher with a modified reconstruction algorithm
基于一对 180 度折叠直角棱镜担架的紧凑型 SPIDER 系统,采用改进的重建算法
  • DOI:
    10.1002/bies.202000288
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    OPTICAL AND QUANTUM ELECTRONICS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Fan Yupeng;Li Jingzhen;Xu Shixiang;Zheng Shuiqin;Cai Yi;Lu Xiaowei;Zeng Wenwen
  • 通讯作者:
    Zeng Wenwen
Rotating wave packet caused by the superposition of two Bessel-Gauss beams
两束贝塞尔-高斯光束叠加引起的旋转波包
  • DOI:
    10.1088/2040-8978/17/12/125602
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    JOURNAL OF OPTICS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zheng Shuiqin;Cai Yi;Li Ying;Li Jingzhen;Zheng Guoliang;Chen Hongyi;Xu Shixiang
  • 通讯作者:
    Xu Shixiang
太赫兹脉冲的正交平衡单次电光测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林庆钢;潘新建;郑水钦;蔡懿;朱天龙;李景镇;徐世祥
  • 通讯作者:
    徐世祥
Two-step phase-shifting SPIDER
两步移相SPIDER
  • DOI:
    10.1038/srep33837
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zheng Shuiqin;Cai Yi;Pan Xinjian;Zeng Xuanke;Li Jingzhen;Li Ying;Zhu Tianlong;Lin Qinggang;Xu Shixiang
  • 通讯作者:
    Xu Shixiang

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其他文献

强场太赫兹时域光谱测量技术研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    深圳大学学报(理工版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐世祥;陆小微;林庆钢;郑水钦;蔡懿;艾月霞
  • 通讯作者:
    艾月霞
OTC医薬品添付文書閲読率の記載項目別分析
非处方药品说明书阅读率分项分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    徐凌霰;蔡懿;堂園るり子;日比野治雄;小山慎一
  • 通讯作者:
    小山慎一
OTC医薬品添付文書閲読率の記載項目別分析
非处方药品说明书阅读率分项分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐凌霰;蔡懿;堂園るり子;日比野治雄;小山慎一
  • 通讯作者:
    小山慎一
幼児によるアルコール飲料の誤認
幼儿对酒精饮料的错误识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡懿; 木平崇之; 五本和佳; 金美英; 青山郁子; 日比野治雄; 小山慎一
  • 通讯作者:
    小山慎一
太赫兹脉冲的正交平衡单次电光测量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡懿;朱天龙;李景镇;徐世祥
  • 通讯作者:
    徐世祥

其他文献

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蔡懿的其他基金

超快自扭矩光场的产生及在太赫兹涡旋调控中的应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    61 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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