反斯托克斯荧光制冷的发展回顾和研究现状

从 1 995年 Epstein实现了光与热制冷效应的历史性突破以来 ,由于该制冷方法具有全光性的独特优点 ,同时制备的制冷器具有无振动和噪声、无电磁辐射、体积小、重量轻、可靠性高等特点 ,因此反斯托克斯荧光制冷器在军事、航天卫星、微电子、低温物理与工程等领域具有非常诱人的应用前景。文中首先介绍了反斯托克斯荧光制冷的物理原理 ,其次着重介绍了该制冷方式的发展历史和研究现状 ,最后对这一研究作了展望。

固体材料反斯托克斯荧光制冷的理论研究及其最新进展

本文首先回顾了反斯托克斯荧光制冷的历史发展,简单讨论了激光制冷的循环过程及其制冷条件;其次,概述了反斯托克斯Raman散射、反斯托克斯荧光制冷的热力学理论和热力学限制,重点介绍了适用于各种制冷材料(如稀土离子掺杂玻璃、半导体和晶体等)反斯托克斯荧光制冷研究的理论模型,并简单讨论了激光制冷实验中各种测量温度变化的实验方法及其基本原理。最后,就反斯托克斯荧光制冷的一种最新应用及其前景进行了简单介绍与展望。

激光制冷中能级间距的选择

激光制冷问题的核心是材料的选择。荧光中心能级的间距是其中的一个关键指标。确定合理的能级间距有助于选择合适的激光制冷材料。能级间距决定了对激光制冷至关重要的两个因素：量子效率和无辐射跃迁速率。如果单纯地从制冷功率的角度来看，能级间距越大量子效率越高，也越有利于荧光制冷。但当能级间距宽到某一值后，制冷功率基本上保持不变。如果从热一光转换效率的观点来考察激光制冷的效率问题，能级间距宽度的合理取值就应该小得多。如果在选择激光制冷材料时，确定制冷功率具有第一位的重要性，那么，能级间距选择在５０００ｃｍ－１左右的宽度是比较合适的、这不仅可以确定较大的热－光转换效率，同时也基本上保证了很高的制冷功率。

激光制冷

介绍了激光制冷的特点、原理以及发展历史 ,描述了典型的激光制冷装置及其工作过程 ,指出了目前激光制冷存在的问题和今后的研究方向。

固体材料激光冷却的实验研究及其最新进展

近年来,基于反斯托克斯荧光制冷(Anti-StokesFluorescentCooling)的固体材料激光冷却技术得到了快速发展。本文首先简单介绍了固体材料激光冷却的基本原理及其技术;其次,详细介绍了各种固体激光冷却的新材料、新方案和新结果及其最新实验进展;最后,就固体激光冷却技术的应用前景及其未来发展方向等问题进行了简单讨论与展望。

激光应用 其他应用

TN249 2005091089 激光烧蚀水下金属产生冲击波和空泡效应的研究=Shock wave and cavitation effects by laser ablation of metal in wa- ter[刊,中]／徐荣青(华东船舶工业学院电子信息学院.江 苏,镇江(212003)),陈笑…//光学学报.-2004,24 (12)．-1643-1648 采用自行研制的高灵敏度光束偏转测试系统,对脉冲 激光烧蚀水下金属产生的等离子体冲击波和空泡效应进 行了实验研究。实验得到了激光等离子体冲击波的传播 规律、冲击波与激光空泡的分离过程。

Tm^(3+)掺杂材料激光冷却的研究

固体材料的激光制冷又称反斯托克斯荧光制冷,是近年来刚兴起的全光学制冷技术。该技术的核心问题是制冷材料的选择。以Tm3+掺杂离子为例,从理论上分析了最小制冷能级间距与激光抽运速率的关系,研究了不同抽运速率下制冷功率与能级间距的关系以及热光转换效率与能级间距的关系,获得了最佳热光转换效率与抽运速率的关系,结果表明,最小的制冷能级间距约为4500 cm-1,能级间距在5000~6000 cm-1的宽度是比较合适的。最后探讨了Tm3+掺杂材料用于激光冷却的可行性,并讨论了制冷基体材料的合理选择问题。

光电子技术

2001938与分子振动能级有关的反斯托克斯荧光制冷研究[刊]/秦伟平//发光学报.—1999,20(增刊).—15～18(E)从理论上对与分子振动能级有关的反斯托克斯荧光制冷进行了推导和计算,讨论了用该种材料实现激光制冷的条件和效率。参72001939大尺寸电缆激光在线测径仪的研制[刊]/张玉钧//电子技术应用.—1999,25(10).—29～32(D)提出了一种应用半导体激光器和 CCD 实现大尺寸电缆激光在线测径的新方法。叙述了系统实现原理及硬件和软件设计方法。参5三维显示技术与计算机生成全息(见2003121)