反斯托克斯荧光制冷技术的研究

自1995年Epstein实现了光与热的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，质量轻，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。首先介绍了该制冷方式的发展历史，研究现状和激光制冷的研制水平；其次运用热力学基本定律对反斯托克斯荧光制冷过程中的能量转换关系及转换深度减进行了分析，得出了这一过程的最大热力学效率和计算公式，为设计激光制冷器提供了热力学限制上限；最后对激光制冷的应用前景和问题进行了分析。     

反斯托克斯荧光制冷的热力学分析

从1995年Epstein实现了光与热的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,故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。运用热力学基本定律对反斯托克斯荧光制冷过程中的能量转换关系及转换深度进行分析,推导出这一过程的最大热力学效率的计算公式,获得设计激光制冷器热力学限制上限。     

反斯托克斯荧光制冷技术综述

分析了反斯托克斯荧光制冷的原理,回顾了其发展历史.分析了常用的基于Yb3 、Tm3 和Er3 等激光制冷材料的性质,着重介绍了激光制冷的实验研究现状,并详细介绍了当前激光制冷器的最新结构设计和实验结果,特别是美国Los Alamos实验室的激光制冷器的结构设计和运转情况.讨论了制约激光制冷效率的因素,同时探讨了提高激光制冷效率的方法和途径,并对反斯托克斯荧光制冷技术的应用前景及其未来发展方向进行了探讨与展望.     

若丹明6G分子反斯托克斯荧光温度效应

用２０毫瓦氦氖器作为激发光源，研究了若丹明６Ｇ水溶液反斯托克斯荧光谱。反斯长克斯荧光强度随溶液温度有强烈依赖关系。当温度由２３℃升高到４３℃时，反斯托克斯荧光强度增加三倍。根据热平衡分布规律讨论了反斯托克斯荧光强度与温度的依赖关系。     

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)     

液氮的受激喇曼散射研究

本文使用染料测Q红宝石激光激励液氮的受激喇曼散射，观察到一级斯托克斯、一级反斯托克斯和二级反斯托克斯线，测得散射光的喇曼频移、线宽、能量转换率和退偏振度等参数．并对所得结果进行了讨论。     

飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的频率变换实验

具有微米或亚微米尺度微结构的光子晶体光纤被证明非常适用于高效反斯托克斯波的频率转换。纳焦耳量级的飞秒激光脉冲在光子晶体光纤的传输过程中，通过控制入射光的偏振方向或者耦合模式可以产生具有可调频率的反斯托克斯超短脉冲，并具有极高的转换效率。     

飞秒激光脉冲在双折射微结构光纤中频率变换的研究

报道了高非线性的双折射微结构光纤(MFs)与纳焦耳量级的飞秒激光脉冲相互作用下，在可见光波段通过相位匹配的四波混频效应获得了波长可调谐的反斯托克斯波的实验结果。由于该光纤的双折射性质，因此在不同偏振方向上具有不同的色散特性，所产生的反斯托克斯超短脉冲的中心波长受到输入脉冲的偏振态的影响。通过旋转输人端的半波片，在相互垂直的两种偏振态的飞秒激光脉冲的作用下，所产生的反斯托克斯波脉冲的中心波长分别为490nm和510nm，在微结构光纤的输出端能分别观察到明亮的蓝光和绿光的基模输出。实验研究了在不同功率飞秒脉冲激光的作用下，在不同长度的双折射微结构光纤中反斯托克斯波的产生情况，并对一系列现象进行了对比分析。     

空间制冷技术的新进展

随着空间对地观察向多元(几千、上万元)焦平面技术和长波探测发展,对空间制冷的要求越来越高.一方面要求更低温度,如60K左右,另一方面要求更大冷量,如1W～2W,同时对寿命要求亦越来越高,如3至5年.要完成这个任务,空间辐射制冷技术已力不从心,但机械制冷的寿命制约了它的进一步应用.为提高机械制冷系统在卫星上的使用寿命,国外出现了两种新技术:(1)复合制冷技术,(2)空间热开关技术.下面分别就这两方面作一些介绍.     

制冷技术在空间红外光学系统中的应用及其发展趋势

以制冷技术在空间红外望远镜中的应用作为出发点,详细分析了目前国外最先进的三个空间红外望远镜(SIRFT、ASTRO-F、WISE)的红外光学系统所采用的制冷方式和关键技术,论述了制冷技术对空间红外光学系统的重要性及其发展趋势.通过对不同制冷方式进行优缺点分析和可行性论证,得出了发展我国空间红外光学系统制冷技术的必要性与...     

Raman Fiber Amplifier With Integrated Cooler

We present a new scheme for a laser cooled Raman optical fiber amplifier. The heat generated in the process of Raman amplification (RA) is compensated for with laser cooling provided by anti-Stokes fluorescence of ytterbium ions doped in the core of the fiber. The device is pumped with two pump sources. One of the pump sources provides RA of the signal and does not interact with the ytterbium ions in the core; a second pump cools the fiber through anti-Stokes fluorescence of the Yb$^{3+}$ ions. The proper arrangement of Yb $^{3 +}$ distribution can provide athermal performance of the device.      

军用激光器冷却液的研制

XW1军用固体激光器冷却液适用于重复频率固体激光器.它具有比热大,热传导系数高,对冷却系统无腐蚀作用,适用温度范围(-65℃～99℃)大的优点.该冷却液主要由卤化锂、水组成,并含有阻化剂及提高热传导系数的有机添加剂.     

铬原子束的激光多普勒冷却准直检测实验研究

本文采用基于激光感生荧光（LIF）的位移探测系统检测了铬原子束中轴向定量百分比原子数的冷却准直发散角,评价了激光的多普勒冷却准直效果。实验结果得到当冷却激光功率为45mW,作用长度为24mm,失谐量为-0.5Γ的情况下,铬原子束中轴向定量50%原子数的发散角由冷却准直前的1.07±0.10mrad减小到冷却准直后的0.46±0.10mrad,并且其准直发散角随着冷却激光功率的增加而减小。文章最后用半经典理论数值模拟计算了实验结果并与之作了比较。     

激光二极管合束模块整体散热热阻分析

半导体激光器散热是在热源至热沉之间尽可能提供一条低的热阻通路。其主要目的是降低外热阻(即激光器芯片至散热空间的热阻),使发热激光器芯片与被冷却表面之间保持一个低的温度梯度和良好的热接触。对于接触热阻冷却方法,人们往往根据自身的研究对象,用实验方法来解决接触热阻的问题。通过对单管合束模块整体热阻逐步进行分析,通过软件模拟和结合频率红移法对激光二极管热阻进行测量,得出单管合束模块整体散热热阻小于0.25 ℃/W。此散热模块可以满足百瓦级半导体激光器的散热要求。     

大功率激光武器及其冷却系统

回顾了大功率激光武器的分类与发展历史,根据现有冷却方法的热负荷范围,提出解决未来大功率激光武器热管理的可能途径.对于千瓦级固体激光器的冷却,可采用激光二极管抽运方法减少进入工作介质的热量,采用微通道液冷或喷雾冷却等方法以有效地导出工作介质中热量.兆瓦级化学氧碘激光器或中红外氟化氘化学激光器等,可采用喷雾冷却或热泵冷却等方法.     

天基激光器的排热方案研究

天基激光器运行过程中产生的大量废热需要排散,采用传统的热泵、单相或两相流体排热回路以及消耗性冷却剂等热控技术会使整个热管理系统质量、体积或功耗过大。以系统的轻量化和紧凑性为指标,对辐射冷却-冰蓄冷组合排热方案用于天基激光器的可行性进行了研究,结果表明,该方案能满足激光器废热排放要求,可大大减轻热控系统的质量和体积,说明它在未来天基激光器热管理中具有相当的应用潜力。     

热容激光器冷却过程的热力学数值模拟

为了研究热容激光器冷却过程中激光介质的热力学特性,建立了激光介质热力学理论模型.该模型将介质表面的换热作为瞬态导热微分方程的热源,得到冷却过程中热传导模型.获得了激光介质在冷却过程中的瞬态温度场,进一步得到介质的热应力.利用数值模拟,得到了YAG介质和GGG介质在不同冷却条件下的冷却时间、温差和热应力.表面换热系数从0.1 W?cm-2?K-1增加到0.5 W?cm-2?K-1,冷却时间明显缩短;表面换热系数从0.5 W?cm-2?K-1增加到1 W?cm-2?K-1,冷却时间缩短不明显.对于相同体积、相同初始温度场的YAG介质和GGG介质,YAG介质的冷却时间少于GGG介质的冷却时间.在相同冷却条件下,YAG介质的温差小于GGG介质的温差,YAG介质的最大等效应力小于GGG介质的最大等效应力.     

抽运用激光二极管的热控技术研究进展

针对抽运用激光二极管（LD）及其阵列单元，简要分析了温度对LD工作性能的影响，阐明了对阵列单元进行冷却处理的必要性，并总结了国内外近年来在激光二极管阵列㈣单元冷却方面的一些研究经验，包括传导辐射冷却法、热电致冷法和高效液体冷却器法。在此基础上，对各种冷却方法对应的温度控制技术、适用范围和优缺点分别进行了阐述。