第26卷第10期2006年10月光学学报ACTAOPTICASINICAVol.26,No.10---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---October,2006:02532239(2006)1015224Tm3+掺杂玻璃激光致冷新方案的理论分析*孙海生贾佑华印建平(华东师范大学物理系光谱学与波谱学教育部重点实验室,上海200062)摘要:提出了一种用于块状Tm3+掺杂玻璃ZBLANP(ZrF4BaF2LaF3NaFPbF2)激光致冷的新方案,即通过两组相互垂直的高反射率平面镜的多次反射,增加对抽运光的吸收,为了减少抽运光在样品表面入射时的反射损失,抽运光以布儒斯特角入射。重点就该方案的样品致冷温度和时间常量进行了详细的理论计算与分析,从理论上分析了入射激光功率为1W时致冷功率和反射次数的关系,研究了不同入射激光功率下致冷温度和反射次数的关系。结果表明,入射激光功率分别为3W、4W、5W时,样品可以分别从室温(300K)被冷却到275.7K、267.4K、259.1K。特别是在入射激光功率为4.5W时,样品从室温开始被冷却到263.2K,即致冷后样品的温度下降了36.8K,比传统致冷方法提高了约53.3%,相应的致冷时间常量为22.7min。关键词:光学材料;固体材料的激光冷却;反斯托克斯荧光;多次反射:O482.2;O482.31文献标识码:ATheoreticalAnalysisonNewSchemetoCoolTm3+DopedGlassSampleSunHaisheng激aYouhuaYin激anping(KeyLaboratoryforOpticalandMagneticResonanceSpectroscopy,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062)Abstract:AnewschemetorealizelasercoolingofblockyTm3+dopedglassZBLANP(ZrF4BaF2LaF3NaFPbF2)isproposed.Inthisscheme,theabsorptionofpumpinglaserpowerisgreatlyenhancedbymultiplereflectionsbetweentwosetsofmirrorswithhighreflectance,andwiththeincidentangleofthepumpinglaserbeingBrewsterangle,thereflectionlossesonthetwoendfacesofthesamplearereducedtonearlyzero.Thecoolingtemperatureofthebulksampleanditscoolingtimeconstantinthisschemearecalculatedindetail,andtherelationshipbetweencoolingpowerandnumberofpasseswith1Wincidentlaserpowerandbetweensampletemperatureandnumberofpassesunderthedifferentincidentlaserpowerisstudied.Itisfoundthatthesampleiscooledfromambienttemperature(300K)to275.7K,267.4Kand259.1Kwhentheincidentlaserpowerare3W,4Wand5Wrespectively.Especially,whentheincidentlaserpoweris4.5W,thesampletemperatureisreducedto263.2K,namely,thesampletemperaturechangeis36.8K,whichis1.53timesofthatfromaconventionalscheme,andthecorrespondingcoolingtimeconstantisabout22.7min.Keywords:opticalmaterials;lasercoolingofsolids;antiStokesfluorescence;multiplereflections1引言反斯托克斯荧光致冷(即激光致冷)是利用荧光辐射带走材料内部的能量以达到致冷的目的。近年来发展起来的该项激光致冷技术具有全光型、无机械振动、无电磁辐射、不受外界电磁辐射的影响和工作寿命长等特点,因而在许多领域中有着广阔的应用前景,特别是在遥控、遥测和空间技术等领域具有重要的应用[1,2]。国内对固体材料激光致冷的研究相对较---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---晚,目前已有几个小组在进行这方面的工作,提出了新的理论模型和致冷机理[3],并对稀土离子掺杂材料的光谱性质和应用方面进行了研究[4~8]。尽管激光致冷在实验上已经取得了突破性进展,但是样品尺寸及其冷却温度有限,尚未得到实际的应用。其主要原因是较好的致冷效果仅在体积很小的光纤致冷实验中获得[9~11],因而负载能力较小。现有的实验只是证明了反斯托克斯荧光致冷原理的正确*国家教育部博士点基金(20040269010)、上海市重点学科和教育部211工程专项基金资助课题。作者简介:孙海生(1974~),男,山东聊城人,华东师范大学光谱学与波谱学教育部重点实验室硕士研究生,主要从事激光冷却、原子分子与量子光学方面的研究。Email:ys03122032@student.ecnu.edu.cn导师简介:印建平(1955),男,江苏江阴人,教授,博士生导师,主要从事原子分子与量子光学方面的研究。Email:jpy...