摻銩固體反斯托克斯輻射制冷的半經(jīng)典模型與數(shù)值分析.pdf

1、固體介質(zhì)的激光制冷是激光與固態(tài)物質(zhì)相互作用，借助于光輻射的形式移除固態(tài)基質(zhì)中的聲子能，從而達(dá)到冷卻固體材料溫度的目的。固體激光制冷通常以激光誘導(dǎo)發(fā)光中心產(chǎn)生反斯托克斯熒光輻射為基本物理原理，是一種全光學(xué)制冷技術(shù)，具有無振動、無噪聲、無電磁污染等獨(dú)特優(yōu)勢，因此，在電子芯片制冷及航天航空探測器件的制冷技術(shù)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用背景。
　　本文主要在理論上研究稀土離子銩(Tm)摻雜固體介質(zhì)的反斯托克斯輻射制冷，以半經(jīng)典理論和輻射熱平衡理

2、論為基礎(chǔ)，結(jié)合Tm離子發(fā)光中心的具體能級結(jié)構(gòu)，發(fā)展非相干反斯托克斯熒光制冷的半經(jīng)典模型，同時引入相干輻射機(jī)制，數(shù)值分析銩摻雜固體介質(zhì)的超輻射制冷性能。
　　采用密度矩陣分析，建立用于描述Tm摻雜固體介質(zhì)反斯托克斯熒光制冷的半經(jīng)典理論模型。采用1.9?m激光誘導(dǎo)Tm離子產(chǎn)生1.8?m平均熒光波長輻射，Tm離子反斯托克斯激發(fā)輻射過程可采用典型的三能級原子體系進(jìn)行處理，在電偶極相互作用近似下，給出三能級原子體系的反斯托克斯激發(fā)輻射的哈密

3、頓量，利用量子力學(xué)微擾方法和旋轉(zhuǎn)波近似，建立密度矩陣運(yùn)動方程。結(jié)合熒光輻射制冷的熱平衡分析，給出熒光輻射制冷功率和制冷效率的半經(jīng)典理論描述，從統(tǒng)計平均量子力學(xué)角度展現(xiàn)了反斯托克斯熒光輻射的單原子制冷能力。
　　考慮Tm離子體系激發(fā)態(tài)原子間的自發(fā)集體相干作用，引入相干反斯托克斯超輻射機(jī)制，建立兼顧反斯托克斯和帶內(nèi)熱激發(fā)過程的非平衡超輻射制冷模型，數(shù)值分析 Tm摻雜固體超輻射制冷性能。針對銩摻雜ZBLAN玻璃，采用1.9?m波長連續(xù)波