摻雜稀土材料激光冷卻的理論研究.pdf

1、近年來(lái)基于反斯托克斯熒光制冷的固體材料激光冷卻技術(shù)得到了快速發(fā)展。本文首先簡(jiǎn)單介紹了固體材料激光冷卻的基本原理及其技術(shù)，隨后綜述了各種固體激光冷卻的新材料、新方案和新結(jié)果及其最新實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，并介紹了各種熒光制冷的溫度測(cè)量技術(shù)。最后，展望了反斯托克斯熒光制冷的應(yīng)用前景和熒光制冷器的發(fā)展。本文采用簡(jiǎn)化的二能級(jí)系統(tǒng)分析了熒光制冷中的激光抽運(yùn)－受激輻射過(guò)程。以Tm3+摻雜離子為例，從理論上分析了最小制冷能級(jí)間距與激光抽運(yùn)速率的關(guān)系，研究了不同抽運(yùn)

2、速率下制冷功率與能級(jí)間距的關(guān)系以及熱－光轉(zhuǎn)換效率與能級(jí)間距的關(guān)系，獲得了最佳熱－光轉(zhuǎn)換效率與抽運(yùn)速率的關(guān)系，從而探討了Tm3+摻雜材料用于激光冷卻的可行性，并討論了制冷基體材料的合理選擇問(wèn)題。本文采用一個(gè)二能級(jí)系統(tǒng)模型分析了Yb3+離子2F7/2→2F5/2能級(jí)之間的吸收與受激輻射過(guò)程，討論了影響制冷功率的因素，找到了提高制冷功率的途徑，詳細(xì)分析了摻雜離子濃度、泵浦功率、有效吸收截面對(duì)冷卻極限的影響。同時(shí)對(duì)冷卻的物理過(guò)程進(jìn)行了模擬，從而