纳米成像器件光子筛的逆向设计与特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61205212
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0508.应用光学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The nano-focusing and nano-imaging from hard x-rays to extreme ultraviolet (EUV) region have given more and more attention at home and abroad. It will be of momentous practical significance for some special subject, such as photolithography technology, life science, environmental science, space science, materials science and the application fields of physics, and so on. However, refractive lenses are prevented from the imaging and focusing in these spectral regions because of strong absorption of solid materials. Based on geometrical optics and diffractive optics, we study both nano-focusing and nano-imaging properties of diffractive optical element photon seives, and the inverse optimized design by use of Monte Carlo method and iteration algorithm. Relative to ours previous work on focusing and imaging of photon sieves composed of different types of pinholes on condition of different numerical aperture, we extend the in-line focusing and imaging into off-axis case, which can be applied to amplitude or phase photon sieves. Off-axis imaging not only makes photon sieves have directional focusing and beam splitting functionality, but also deeply improves the flexibility of optical system design. Meanwhile, with the help of Monte Carlo and iteration algorithm, the inverse problem of photon sieves design is investigated in the case of electric filed distribution known. Furthermore, one of the goals is to realize beam shaping in spatial domain, which is very useful for laser system design. In temporal domain, beam splitting, beam shaping and filtering are studied for ultra-short pulse. Finally, we propose negative-focus diffractive optical element to compensate the strong dispersion of photon sieves. That proves some new accesses and methods for further broadband laser focusing and imaging of photon sieves.
硬x射线到极紫外波段的纳米尺度聚焦成像研究是目前国内外研究的热点,它对于光刻技术、生命科学、环境科学、空间科学、材料科学和物理学领域中的应用具有重要的实际意义。由于在该波段材料的强吸收,无法使用传统的折反式光学元件使其成像,本课题基于几何光学和衍射光学理论,开展光子筛的逆向优化设计和成像特性研究。基于不同数值孔径下不同孔型光子筛的聚焦成像理论,将振幅和位相型光子筛由同轴聚焦成像模型拓展至离轴聚焦成像,使得光子筛具有了定向聚焦和分束的功能,这一功能大大增强了光子筛在光学系统中的结构形式。基于蒙特卡罗和迭代算法,根据输出光场的空间分布,逆向反演光子筛的结构参数,并进行全局优化设计。开展光子筛时间域内对超短脉冲的分束、光束整形和滤波研究。最后针对纳米成像元件光子筛的高色散特性,提出采用具有负焦点的衍射光学元件补偿光子筛的强色散,为进一步开展光子筛的宽带光色散补偿技术研究与应用提供思路和理论依据。

结项摘要

硬x射线到极紫外波段的纳米尺度聚焦成像研究是目前国内外研究的热点,它对于光刻技术、生命科学、环境科学、空间科学、材料科学和物理学领域中的应用具有重要的实际意义。由于在该波段材料的强吸收,无法使用传统的折反式光学元件使其成像,本课题基于几何光学和衍射光学理论,开展光子筛的逆向优化设计和成像特性研究。基于不同数值孔径下不同孔型光子筛的聚焦成像理论,将振幅和位相型光子筛由同轴聚焦成像模型拓展至离轴聚焦成像,使得光子筛具有了定向聚焦和分束的功能,这一功能大大增强了光子筛在光学系统中的结构形式。基于蒙特卡罗和迭代算法,根据输出光场的空间分布,逆向反演光子筛的结构参数,并进行全局优化设计。通过引入斐波那契数列构造了广义斐波那契光子筛,成功实现了三维阵列聚焦和成像,即在不同层平面上同时产生二维阵列焦点或像点,其光学特性由序列的数学特征决定,这一特点大大拓展了光子筛在光学系统中的应用。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Off-axis Fresnel numbers in laser systems
激光系统中的离轴菲涅耳数
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    High Power Laser Science and Engineering
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Junyong Zhang;Yanli Zhang;Qunyu Bi;Jianqiang Zhu
  • 通讯作者:
    Jianqiang Zhu
神光II全链路脉冲波形的高精度反演
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘德安;杨琳;朱健强;林尊琪
  • 通讯作者:
    林尊琪
Focusing properties of phase-only generalized Fibonacci photon sieves
仅相位广义斐波那契光子筛的聚焦特性
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2016.01.075
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Jie Ke;Junyong Zhang
  • 通讯作者:
    Junyong Zhang
Simulation study of broad-band long-pulsed amplification in high-power laser system
高功率激光系统宽带长脉冲放大仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    张军勇
  • 通讯作者:
    张军勇
终端靶场中相位畸变对近场光束质量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    焦兆阳;张艳丽;张军勇;朱健强
  • 通讯作者:
    朱健强

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其他文献

高功率激光系统数字在线操控关键技术研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    激光与光电子学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张艳丽;张军勇;张亮君;陈宝算;刘德安;朱健强
  • 通讯作者:
    朱健强
Multi-reference lens-less Fourier-transform holography with a Greek-ladder sieve array
具有希腊梯筛阵列的多参考无透镜傅里叶变换全息术
  • DOI:
    10.3788/col202018.020901
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    谢静;张军勇;潘雪;周申蕾;马伟新
  • 通讯作者:
    马伟新
光学元件表面缺陷相对位置分布对近场光束br /质量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尤科伟;张艳丽;张雪洁;张军勇
  • 通讯作者:
    张军勇
卢卡斯光子筛的聚焦特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    谢静;张军勇;岳阳;张艳丽
  • 通讯作者:
    张艳丽
求解一类反向热传导问题的Fourier正则化和Tikhonov正则化方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    兰州大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅初黎;高翔;张军勇
  • 通讯作者:
    张军勇

其他文献

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张军勇的其他基金

古希腊梯子移相光子筛的设计及其在短波相移全息中的应用
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
古希腊梯子移相光子筛的设计及其在短波相移全息中的应用
  • 批准号:
    62175245
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于希腊梯子编码的阵列分束光子筛的逆向设计研究
  • 批准号:
    61775222
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    61.0 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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