脈沖泵浦稀土摻雜固體的熒光輻射制冷特性研究.pdf

1、固體激光制冷是一種固態(tài)物質(zhì)通過與激光相互作用而達(dá)到宏觀溫度降低的物理過程，當(dāng)前多指近單色光激發(fā)下的熒光輻射制冷?；疚锢韺W(xué)思想是針對給定內(nèi)部自由度的特定固態(tài)物理體系，可以借助光子輻射作為“熱能轉(zhuǎn)移媒介”來降低其晶格固有振動能量。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、無電磁污染等獨特優(yōu)勢，在國防軍事工業(yè)、空間遙感領(lǐng)域等具有特殊性質(zhì)的領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br>

2、　　近年來研究人已經(jīng)相繼在Yb、Tm、Er等稀土摻雜材料中實現(xiàn)了反斯托克斯熒光制冷，并發(fā)展了相應(yīng)的理論模型對制冷性能和制冷潛能進行理論預(yù)計和評價。目前廣泛使用的物理模型是基于連續(xù)激光泵浦方案下的穩(wěn)態(tài)制冷機制，而實際上采用脈沖泵浦方案，無論在原理上還是實驗上都具有改善激光制冷性能的潛在優(yōu)勢。本文發(fā)展了脈沖泵浦方案的固體激光制冷模型，以Tm摻雜晶體反斯托克斯熒光制冷為例，論證了脈沖泵浦方案用于改善熒光制冷性能的可行性和有效性，給出了實際操作

3、的優(yōu)化技術(shù)方案。
　　本論文基于反斯托克斯熒光制冷的SBE理論，結(jié)合Tm3+特殊的3F4與3H6能級特點與固體激光制冷基本物理學(xué)思想，給出摻銩固體稀土材料的反斯托克斯熒光制冷物理方案，建立銩離子三能級體系能級速率方程模型，詳細(xì)推導(dǎo)了連續(xù)激發(fā)與脈沖激發(fā)條件下系統(tǒng)的制冷功率、制冷效率以及熱平衡動力學(xué)描述。
　　分析了脈沖激光制冷Tm3+:YLF晶體的性能。脈沖泵浦條件下各能級粒子數(shù)不再具備穩(wěn)態(tài)，而是隨著泵浦光的有無做劇烈增減變化