超快雷射成絲現象中的THz波空間強束縛效應研究

《超快雷射成絲現象中的THz波空間強束縛效應研究》是依託南開大學，由劉偉偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超快雷射成絲現象中的THz波空間強束縛效應研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉偉偉
• 依託單位：南開大學

中文摘要

項目研究超快雷射成絲中的太赫茲（THz）波空間強束縛效應。在該效應作用下，光絲中的THz波直徑是波長的數十分之一，可套用於具有亞波長解析度的THz波波譜成像，充分利用光絲產生THz波強度高、頻寬寬的優勢，在生命醫學、物理、化學等領域具有重大套用前景。項目將圍繞亞波長尺度THz波空間強度分布的二維測量技術、光絲電漿與THz波相互作用動力學過程、成絲過程中THz波時空演變物理模型等關鍵科學問題開展研究。研究工作預期將掌握實驗參數影響THz波強束縛效應的實驗規律；理解該效應產生物理機制，建立相應物理模型；並提出最佳化光絲內THz波空間模式分布、頻譜寬度及強度等性能參數的調控技術；進而明確該效應套用的極限性能。申請人課題組在國際上較早開展光絲中的THz波空間強束縛效應研究，本項目開展將能使我們獲得領先的理論知識和實驗技術，保持我們在相關研究領域的國際領先水平，有力促進成絲產生THz波套用。

結題摘要

項目研究超快雷射成絲中的太赫茲（THz）波空間強束縛效應。在該效應作用下，光絲中的THz波直徑是波長的數十分之一，可套用於具有亞波長解析度的THz波波譜成像，充分利用光絲產生THz波強度高、頻寬寬的優勢，在生命醫學、物理、化學等領域具有重大套用前景。項目主要研究內容包括：不同實驗參數下光絲產生THz波的空間直徑、頻譜特徵、偏振態等主要參數演化實驗規律；成絲動力學過程及THz波強束縛效應的物理機制，建立相應的物理模型；THz波性能參數的調控技術等。通過項目研究，取得了以下主要成果：提出太赫茲負介電波導模型，解釋飛秒雷射成絲中太赫茲強束縛效應物理機制，為解決長久以來本領域對於THz產生機制的爭論提供新思路；基於太赫茲負介電波導模型，完善光絲產生太赫茲脈衝物理模型；發現光絲中的太赫茲雙折射現象，基於這一現象利用正交雙電極靜電場實現對於THz波橢偏度、手性方向及能量等參數的有效調控；基於空間走離補償，實現太赫茲能量最佳化；研究結果成像解析度可達到5um；實現飛秒雷射傳輸多絲競爭動力學可視化研究技術；提出秒雷射脈衝傳輸時間分辨非線性動力學演化特性研究新方法；設計並製備多種基於非對稱結構超材料的寬頻THz波調控器件；實現3D列印低損耗THz波導。基於項目研究成果，發表高水平研究論文32篇，其中SCI收錄24篇；授權發明專利6項；國際學術會議邀請報告9次；負責人作為第一完成人獲得天津市自然科學一等獎、天津市專利金獎、優秀獎等獎勵；項目執行期培養已畢業博士、碩士研究生9名，培養學生獲得天津市研究生黨建工作優秀黨員標兵、天津市優秀博士論文、天津市大學生創新獎學金特等獎、天津市智慧財產權創新創業發明與設計大賽一等獎、南開大學研究生優秀畢業生等榮譽。