项目名称: 铥掺杂固体介质相干反斯托克斯超辐射制冷效应及机理研究

项目编号: No.11204048

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 物理学I

项目作者: 刘禄

作者单位: 哈尔滨工程大学

项目金额: 30万元

中文摘要: 固体激光制冷因其具有无振动、无电磁辐射等优点在集成光电子器件和航天科学技术等领域具有巨大的应用价值。因此,探索新型稀土掺杂固体并利用新的物理机理实现高效固体激光制冷成为当前激光物理领域的一个重要研究课题。目前基于非相干荧光制冷机制,难以突破固体激光制冷普遍面临的制冷效率低、制冷时间长的物理限制。为解决上述两个关键问题,本项目以高品质Tm:YLF晶体为研究对象,探索其相干反斯托克斯超辐射制冷效应及作用机理,提高制冷效率、缩短制冷时间,拓展全固态光学制冷技术发展的新途径。主要研究内容包括:(1)率先发展Tm掺杂固体介质相干反斯托克斯超辐射制冷的半经典理论模型,详细研究超辐射制冷特性及系统参数的影响,深入探讨超辐射制冷条件及辐射热力学,并优化设计方案。(2)实验研究Tm:YLF晶体的相干反斯托克斯超辐射现象。(3)基于相干辐射制冷机制,探索实现Tm掺杂晶体的超辐射制冷效应,揭示其微观作用机理。

中文关键词: 固体激光制冷;稀土参杂氟化物晶体;上转换;能量传递;超辐射

英文摘要: Laser cooling of solids is of huge significance in the applications of compact opto-electronic devices and aerospace technology due to the advantages of no vibration, no electromagnetic radiation and so on. Thus, an very important research focuse is, currently in the field of laser physics, to explore new physical mechanisms in new classes of rare-earth-doped solids for intensifying laser cooling of solids. At present, it is very difficult, based on the mechanism of incoherent radiation cooling, to overcome the physical limitations of low cooling efficiency and long cooling period faced generally in laser cooling of solids. To solve the above two basic issues, the project aims to investigate the mechanisms and effects of coherence anti-Stokes superradiance cooling in high-quality Tm:YLF crystals, and to provide new solutions for enhancing cooling efficiency and reducing cooling period. This work is helpful to pave a new way for the development of all-solid-state optical refrigeration. The main research contents as follows: (1) We first develop the semiclassical theory model of coherence anti-Stokes superradiance cooling in Tm doped solds. The characteristics of superradiance cooling and the influence of system parameters on refrigeration performance are systematically studied. The condition of superradiance coo

英文关键词: Laser cooling of solids;rare-earth doped fluoride crystal;Upconversion;Energy transfer;Superradiacne

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