超快光纤激光器中耗散孤子碰撞瞬态动力学特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11874018
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2208.光学材料与器件物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Dual-comb generation in ultrafast soliton fiber lasers has attracted much attention recently because of their versatile applications in fields such as dual-comb spectroscopy, laser gyroscope and laser ranging. In fact, the soliton collisions are the intrinsic features in dual-comb ultrafast fiber lasers. The outcome of the soliton collisions not only influences the performance of dual-comb laser sources, but also their further applications in the related fields. However, the transient dynamics of the dissipative soliton collisions in ultrafast fiber lasers were rarely investigated experimentally. In this project, relying on the real-time spectral diagnostic method based on the dispersive Fourier transform (DFT), we will investigate the transient dynamics of the dissipative soliton collisions in ultrafast fiber lasers. This project will aim to solve the understanding of dissipative soliton collisions towards the fundamental physics and practical applications of dual-comb laser sources. The following issues will be addressed: firstly, the dissipative soliton collisions in bidirectional mode locking fiber laser will be analyzed; then we will study the soliton collisions as well as their physical mechanisms in a dual-wavelength mode-locked comb laser. In addition, the special case for the soliton collision between the dissipative and conventional solitons will be studied and analyzed. Finally, searching for transient dynamics of multiple dissipative soliton collisions will be also detected and carefully investigated, as well as the influence of the multiple dissipative soliton collisions on the formation of rogue waves. Carrying out this project would not only deepen the physical understanding of dissipative soliton collisions, but also would be important to develop the high-performance dual-comb laser sources and the development of ultrafast fiber laser technologies.
双光频梳超快孤子光纤激光器在双光梳光谱学、激光陀螺、激光测距等领域有重要的应用价值。孤子碰撞是双光频梳超快光纤激光器中难于避免的一种内在属性。碰撞结果不仅决定了光频梳光源性能的好坏,而且还影响其在相关领域的应用。然而,对超快光纤激光器中的耗散孤子碰撞瞬态动力学特性的研究却鲜有报道。本项目拟结合实时光谱探测技术(色散傅里叶变换),在光纤激光器中开展耗散孤子碰撞瞬态演化机理和特性的研究。项目将从双光频梳光源实际应用和基础物理特性研究出发,主要内容包括:①分析双向锁模超快光纤激光器中耗散孤子碰撞特性;②弄清楚双波长光频梳中孤子碰撞机理;③探索研究耗散孤子与守恒孤子的碰撞演化情况;④观察耗散多孤子碰撞瞬态特性,探索多孤子碰撞特性对光怪波形成的影响。本项目的开展,不仅能够加深对耗散孤子碰撞物理特性的理解,为研制高性能的双光频梳光源提供理论依据,而且对于进一步推动超快光纤激光技术的发展具有重要的意义。

结项摘要

本项目主要研究双光频梳超快光纤激光器中耗散孤子碰撞瞬态动力学特性,并揭示其内在物理机制。在本项目的资助下,我们围绕超快光纤激光器中的耗散孤子碰撞特性、新型孤子瞬态动力学、高性能超快光纤激光技术三方面开展了研究工作,取得的主要研究成果可以概括为以下几方面:1. 在超快光纤激光器耗散孤子碰撞瞬态动力学研究方面,我们揭示了双向锁模光纤激光器(双光频梳)中孤子碰撞诱导非线性行为相似性以及碰撞诱导偏振不稳定性,首次观察到了双波长锁模超快光纤激光器中孤子碰撞诱导周期爆炸现象;此外,我们还研究了多孤子爆炸状态下由随机孤子碰撞相互作用产生瞬态光怪波现象。2. 在超快光纤激光器中新型孤子瞬态动力学特性研究方面,我们首次揭示了具有能量不变、波形周期变化的“隐形孤子脉动”现象;观察到了反常色散光纤激光器的孤子爆炸现象,将孤子爆炸概念拓展到反常色散机制;此外,我们还研究了Mamyshev光纤振荡器中多脉冲瞬态动力学特性。3. 在高性能锁模脉冲光纤激光技术研究方面,我们提出1.7微米波段超快光纤激光器研制,基于啁啾脉冲放大技术,最终在1.7微米波段获得了高达1.95W平均功率(压缩后1.3W)、脉冲宽度为348fs的高性能光纤激光脉冲输出。同时,我们采用金兹堡-朗道方程对正常四阶色散光纤激光器进行数值模拟,提出了耗散四次孤子概念,为高能量脉冲光纤激光器研究提供一种新的设计思路。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(11)
专利数量(2)
Exploding soliton in an anomalous-dispersion fiber laser
反常色散光纤激光器中的爆炸孤子
  • DOI:
    10.1364/ol.382459
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Zhi-Wei Wei;Meng Liu;Shu-Xian Ming;Hu Cui;Ai-Ping Luo;Wen-Cheng Xu;Zhi-Chao Luo
  • 通讯作者:
    Zhi-Chao Luo
1.7 μm超快光纤激光器研究进展(特邀)
  • DOI:
    10.3788/irla20210850
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    战泽宇;陈吉祥;刘萌;罗爱平;徐文成;罗智超
  • 通讯作者:
    罗智超
Vector features of pulsating soliton in an ultrafast fiber laser.
超快光纤激光器中脉动孤子的矢量特征。
  • DOI:
    10.1364/oe.404674
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Optics express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Ti-Jian Li;Meng Liu;Ai-Ping Luo;Zhi-Chao Luo;Wen-Cheng Xu
  • 通讯作者:
    Wen-Cheng Xu
Dissipative rogue waves generated by multi-soliton explosions in an ultrafast fiber laser
超快光纤激光器中多孤子爆炸产生的耗散流氓波
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Experss
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Min Luo;Ze-Xian Zhang;Meng Liu;Ai-Ping Luo;Wen-Cheng Xu;Zhi-Chao Luo
  • 通讯作者:
    Zhi-Chao Luo
Buildup dynamics in an all-polarization-maintaining Yb-doped fiber laser mode-locked by nonlinear polarization evolution.
通过非线性偏振演化锁模的全保偏掺镱光纤激光器的构建动力学。
  • DOI:
    10.1364/oe.399946
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Optics express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Heng Zhao;Gai-Ming Ma;Xiang-Yue Li;Ti-Jian Li;Hu Cui;Meng Liu;Ai-Ping Luo;Zhi-Chao Luo;Wen-Cheng Xu
  • 通讯作者:
    Wen-Cheng Xu

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其他文献

调Q和调Q锁模脉冲共存双波长光纤激光器
  • DOI:
    10.3788/irla201948.0805009
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    明淑娴;魏志伟;刘萌;罗爱平;徐文成;罗智超
  • 通讯作者:
    罗智超
一种基于两段光纤链路的抛物自相似脉冲压缩方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳丽;罗爱平;罗智超;徐文成
  • 通讯作者:
    徐文成
低温联合腺苷预处理对脊髓缺血再灌注损伤后炎症因子的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    岭南心血管病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗智超;周正芳;郭惠明;郑少忆;范瑞新;陈寄梅;庄建;朱平
  • 通讯作者:
    朱平
基于黑磷量子点可饱和吸收体的多波长脉冲簇光纤激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘萌;闫玉蓉;汪徐德;罗爱平;徐文成;罗智超
  • 通讯作者:
    罗智超
基于微纳光纤脉冲压缩器的皮秒脉冲掺镱光纤激光器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    红外与激光工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    喻佳澜;刘萌;李相越;汪徐德;罗爱平;徐文成;罗智超
  • 通讯作者:
    罗智超

其他文献

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罗智超的其他基金

高能量四次耗散孤子掺镱光纤激光器机理与特性研究
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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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