稀土纳米晶/金属纳米粒子共掺杂的微纳光纤激光器

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61605031
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 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

Nanofiber lasers have attracted great attention owing to their potential applications in photonic integrated circuits, quantum electrodynamics, biosensors, etc. In view of problem that laser gain medium coefficient and micro cavity mode selection ability, the proposed co-doped rare earth nanocrystals and metal nanoparticles in nanofiber, through the control of metal nanostructures, resulting in different resonance position plasma near field enhancement effect of rare earth ions at a particular wavelength luminescence intensity enhancement. In order to improve the mode selection ability of micro cavity laser, we have developed a self coupled micro cavity assembly based on composite doped polymer nanofibers. The project studied the energy transfer principle and luminescence enhancement mechanism of metal nanoparticles and rare earth nanocrystals; the metal nanoparticle diameter, morphology, concentration and other parameters influence on the luminescence of rare earth ions. Using micromanipulation of single nanofiber assembly into the cavity; according to the comparison between theoretical simulation and experimental results for cavity structure optimization, reveal the mode selection mechanism of microcavity, provide a foundation theoretical and technical support for the realization of single longitudinal mode, tunable nanolaser device.
微纳光纤激光器在光子集成芯片、量子电动力学、生物传感等领域有重要的应用前景。针对目前微纳米激光器的增益介质发光效率低,微腔的模式选择能力差问题,本项目提出了稀土纳米晶和金属纳米粒子共掺杂在微纳光纤内部,通过控制金属纳米结构,产生不同共振位置等离子体近场增强效应,实现稀土离子在特定波长处发光效率的增强;研制基于复合材料掺杂聚合物微纳光纤组装成自耦合微腔,解决微腔激光器模式选择能力问题。项目研究金属纳米粒子与稀土纳米晶之间能量传递原理和发光增强机制;金属纳米粒子直径、形貌、浓度等参量对稀土离子发光增强的影响规律;并利用显微操作单根微纳光纤组装成腔;通过理论仿真与实验结果对比进行腔体结构优化,揭示微腔模式选择机制,为实现单纵模、可调谐的微纳光纤激光器件奠定理论和技术基础。

结项摘要

稀土元素掺杂光纤的上转换发光具有巨大的应用前景,它结合了上转换发光和光波导的优势。特别是微米量级的光纤,由于光纤光学技术在微观层面的研究,以及这些材料在生物化学传感、生物医学和纳米光子学等领域的灵活应用,受到了广泛的关注。本项目主要研究稀土元素Er3+/Yb3+和Tm3+/Yb3+共掺杂的微结构光波导,通过将稀土元素分散在聚合物基质中来实现稀土元素的上转换发光,并研究其光学特性。通过研究光纤的传输损耗和耦合效率,掺杂稀土元素的聚合物光纤具有低损耗系数和高耦合效率。研究了基于稀土元素掺杂聚合物光纤的温度传感特性。通过改变环境温度,得到上转换发光强度与温度的关系,并计算得到温度灵敏度。基于掺Er的微结构光纤在299-343K区间表现出更高的温度灵敏度,且实现了沿着微结构光纤的方向上空间分辨率为10 um的分布式温度测量,其误差小于2K。随着稀土掺杂聚合物在上转换激光器、光纤放大器等领域的广泛研究,具有更高灵敏度和更小误差的微结构的分布式温度测量将会应用在生物光学以及微电子学领域。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of a fiber-capillary structure on nanosecond laser pulse propulsion
光纤毛细管结构对纳秒激光脉冲推进的影响
  • DOI:
    10.1007/s00339-017-1464-6
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Physics A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Haichao;Cui Lugui;Zhang Kai;Yang Jun;Li Hanyang
  • 通讯作者:
    Li Hanyang
Biosorption of Cr(vi) from aqueous solution using dormant spores of Aspergillus niger.
使用黑曲霉休眠孢子从水溶液中生物吸附 Cr(VI)
  • DOI:
    10.1039/c8ra07084a
  • 发表时间:
    2018-11-14
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ren, Binqiao;Zhang, Qiang;Zhang, Xiaochen;Zhao, Luyang;Li, Hanyang
  • 通讯作者:
    Li, Hanyang
Facile preparation of upconversion microfibers for efficient luminescence and distributed temperature measurement
轻松制备上转换微纤维,用于高效发光和分布式温度测量
  • DOI:
    10.1039/c9tc01543d
  • 发表时间:
    2019-07-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Li, Hanyang;Sun, Xiao;Liu, Lu
  • 通讯作者:
    Liu, Lu
Nafion film temperature/humidity sensing based on optical fiber Fabry-Perot interference
基于光纤法布里-珀罗干涉的Nafion薄膜温湿度传感
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2017.11.034
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liu, Shuangqiang;Ji, Yingke;Li, Hanyang
  • 通讯作者:
    Li, Hanyang
Vector optical fiber magnetometer based on capillaries filled with magnetic fluid
基于磁流体毛细管的矢量光纤磁力计
  • DOI:
    10.1364/ao.58.002754
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    APPLIED OPTICS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Cui, Jingang;Qi, Dawei;Li, Hanyang
  • 通讯作者:
    Li, Hanyang

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其他文献

基于光学异常透射现象的光纤传感器的设计与研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苑婷婷;黄鹏;李涵阳;商艳婷;杨兴华;张扬;李寒阳;赵恩铭
  • 通讯作者:
    赵恩铭

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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