基于二维纳米材料可饱和吸收体的中红外波段超短脉冲掺铒波导激光器

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61575164
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0506.激光
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Ulrtashort pulse lasers in mid-infrared region have many important applications in the fields of spectroscopy, remote sensing, ladar, medical treatment, fine processing, gas detection, environmental monitoring, and military defense. Waveguide has advantages such as high gain, low threshold and easy integration. However, research on waveguide lasers, especially on ultrashort pulse waveguide laser operating at mid-infrared region, is far less researched. On the other hand, novel 2-D nano-materials like topological insulator Bi2Se3 and MoS2 acting as saturable absorber have been theoretically predicted to be saturated in broad band. However, at present, research on these saturable absorbers has been very limited mainly in the near infrared region. There is no any report regarding the ultrashort pulse laser in mid-infrared based on these 2-D nano-materials saturable absorbers. Therefore, this project integrates the research of 2-D nano-materials saturable absorbers with Er-doped waveguide laser to develop more superior 2-D nano-materials Q switcher or Mode locker with big modulation depth, low insertion loss, and high damage threshold. Moreover, theoretical research, numerical simulation, optimization and experimental study on 2-D nano-materials based Q-switched and Mode-locked Er-doped ultrashort pulse waveguide laser will be carried out. The final purpose of this project is to obtain high-performance Q-switched and mode-locked waveguide lasers operating at about 3.0 micron. The project is advantageous to better understanding of optoelectronic property of 2-D nano-materials and is also helpful for the development and application of Er-doped ultrafast waveguide lasers.
光谱学、遥感、医疗、工业精密加工,气体检测、环境监测和军事国防等诸多领域都需要高能量的中红外波段激光光源。波导具有高增益、低阈值、易集成等优点,但对波导激光器的研究,尤其是对中红外波段超短脉冲波导激光器的研究还很薄弱。新型二维纳米材料拓扑绝缘体Bi2Se3和MoS2具有宽带可饱和吸收特性,然而目前对于这些材料的研究局限在近红外波段,尚无基于这些可饱和吸收体在中红外波段获得超短脉冲激光的报道。本项目新型二维纳米光电材料可饱和吸收体与掺Er3+波导结合起来研究,研制调制深度大、插入损耗低、损伤阈值高的新型调Q和锁模器,并开展这些新型可饱和吸收体调Q和锁模掺Er3+波导激光器的理论分析、数值模拟、优化设计、实验研究和可饱和吸收特性的比较研究,以期获得3.0μm中红外波段超短脉冲波导激光器。本项目研究有助于深化对新型二维纳米材料光电特性的认识,有助于促进掺Er3+超快波导激光器的开发应用。

结项摘要

近红外(超短)脉冲激光发展的已经比较成熟,中红外波段(超短)脉冲激光的发展相对滞后。然而,在光谱学、遥感、医疗、气体检测、环境监测和军事等诸多领域都需要高强度的中红外波段激光光源。另一方面,调Q和锁模是产生(超短)脉冲激光的主要技术手段。当前制约中红外(超短)脉冲激光发展的一个重要因素是缺乏可靠高效的可饱和吸收体。二维纳米材料的宽带可饱和吸收特性吸收了越来越广泛的研究兴趣,这类吸收体的研究主要在近红外波段。本项目主要研究二维纳米材料的可饱和吸收特性,并将其应用到调Q/锁模掺Er3+中红外激光中,力求在掺Er3+波导脉冲激光研究中取得突破。本项目组主要完成了如下研究工作:(1)深入研究了石墨烯、过渡金属硫化物、拓扑绝缘体、量子点和二维烯等材料,通过反复表征测量材料的特征参数,优化制备了高性能的纳米材料吸收体;与激光镀膜技术相结合,研制了各种波段的可饱和吸收镜;(2)将这些可饱和吸收镜应用到Pr3+、Nd3+、Tm3+和Er3+固体激光中,实现了可见光、1-2微米近红外、2.7微米中红外脉冲固体激光;(3)利用Fe:ZnSe晶体作为饱和吸收体,实现了Er3+中红外调Q激光国际上最短的脉冲宽度,以及首个波长可调谐的Er3+中红外脉冲激光;(4)用钛蓝宝石飞秒激光放大器,在Er3+陶瓷材料中写入信道波导,与二维烯可饱和吸收镜结合,在国际上首次实现了中红外Er3+波导脉冲激光。.在本项目资助下,我们已发表相关SCI论文16篇(其中第一和通讯作者SCI论文11篇),另有多篇论文在投稿和撰写中。培养博士生2名,硕士生5名。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Compact diode-pumped continuous-wave and passively Q-switched Nd GYSO laser at 1.07 um
1.07 um 紧凑型二极管泵浦连续波和被动 Q 开关 Nd GYSO 激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Zhi Lin;Xiaoxu Huang;Jinglong Lan;Shengwei Cui;Yi Wang;Bin Xu;Zhengqian Luo;Huiying Xu;Zhiping Cai;Xiaodong Xu;Xiaoyan Zhang;Jun Wang;Jun Xu
  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Nanophotonics
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Qingyu Tian;Peng Yin;Teng Zhang;Lunbin Zhou;Bin Xu;Zhengqian Luo;Hongliang Liu;Yanqi Ge;Jian Zhang;Peng Liu;Xiaodong Xu
  • 通讯作者:
    Xiaodong Xu
Ultrafast Saturable Absorption of Core/Shell Colloidal Quantum Dots
核/壳胶体量子点的超快饱和吸收
  • DOI:
    10.1002/ppsc.201600193
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Particle & Particle Systems Characterization
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Li Jingzhou;Zhang Saifeng;Dong Hongxing;Ma Yunfei;Xu Bin;Wang Jun;Cai Zhiping;Chen Zhanghai;Zhang Long
  • 通讯作者:
    Zhang Long
MoTe2-Based Broadband Wavelength Tunable Eye-Safe Pulsed Laser Source at 1.9µm
基于 MoTe2 的宽带波长可调谐人眼安全脉冲激光源(1.9 µm)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Yuzhao Zhang;Jiawei Wang;Xiaofeng Guan;Bin Xu;Huiying Xu;Zhiping Cai;Jinde Yin;Peiguang Yan;Xiaodong Xu;Dongzhen Li;Jun Xu
  • 通讯作者:
    Jun Xu

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  • 作者:
    徐斌;安路明;孟新涛;张婷
  • 通讯作者:
    张婷

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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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