单分子-光子制冷泵的热力学行为

通过对发生光跃迁时的声子参与频度、热光转换效率以及制冷效率的研究,从理论上描述了单分子-光子泵的热力学行为.利用热分布次数作为热分布时间的衡量尺度,研究了单分子光子泵的制冷效率,得出了与其他研究者的实验曲线相符合的理论计算结果.解释了制冷功率随波长变化曲线在制冷区发生弯曲的原因.研究了单分子-光子泵的最大制冷效率,从理论上确定了引起制冷效率最大的激发波长位于单分子-光子泵吸收带红边的四分之一处.得出只有晶体材料才可能获得最大制冷效率的结论 关键词： 单分子 制冷泵 激光制冷 反Stokes荧光制冷     

固体中非均匀线形内能量传递引起的荧光制冷效应

提出了荧光光谱的非均匀线形内不同发光中心间的能量传递产生荧光制冷效应的理论，并讨论了理想情况下相对制冷效率与光子能量和温度的依赖关系. 关键词：     

解吸温度对吸附式制冷系统性能影响的实验研究

吸附式制冷系统作为一种节约型制冷系统受到国内外专家学者的探索研究,以期提高制冷循环COP,加快吸附制冷技术的实用化。本文采用了4A分子筛与铝丝混合吸附剂,与无水乙醇组成吸附工质对,通过实验探究不同解吸温度下的COP以及循环周期的变化情况。实验表明,在实验温度(74~98℃)范围内,随着解吸温度的升高,系统循环COP逐渐增加,但增加的趋势逐渐减小,最大达到0.36;制冷循环周期随着解吸温度的升高而逐渐减小。     

以HFC134a为制冷剂的喷射制冷实验研究

设计并搭建了喷射制冷系统性能研究实验台,选取HFC134 a作为制冷剂进行了喷射制冷实验研究。研究表明,在测试工况范围内,喷射系统的COP随蒸发温度的升高而增加,随冷凝温度的升高呈现先是基本不变,后迅速降低的趋势,随发生温度的升高先升高后降低;另外,研究还发现系统的COP随着冷冻水流量的增加而增加。     

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。     

荧光再吸收对固体荧光制冷的影响

 建立了荧光再吸收的蒙特卡罗计算模型,对不同尺寸的Yb³⁺:ZBLANP玻璃材料的荧光再吸收作用进行了数值计算,给出了由于再吸收作用引起的荧光平均波长红移与界面反射和材料尺寸的关系。对于立方体形状,当材料尺寸较小时由界面全反射引起的荧光平均波长红移量占主要部分;随着尺寸的变大,界面全反射的影响相对变小;材料尺寸在0.1~1.0 cm时,由于荧光再吸收作用导致的荧光平均波长红移量在2.6~5.0 nm范围内。随激发光波长的变化绝对制冷效率和单位长度的制冷功率均存在极大值,荧光平均波长红移使制冷效率明显下降,通过减小材料尺寸、改变材料形状等措施可减小荧光再吸收作用对激光冷却固体的不利的影响。     

微型同轴脉管制冷机最低制冷温度影响因素的实验研究

本文对微型同轴脉管制冷机最低制冷温度的影响因素进行了实验研究。试验结果表明:在其他运行参数不变的情况下,随着氢浓度的逐渐减少,最低制冷温度也逐渐降低,当氢的摩尔浓度小于20％时,其最低制冷温度和纯氦相差不大。不同的氢氦配比下,该脉管制冷机的最佳运转频率为16.7 Hz。随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小。     

纳米尺寸CdS半导体微晶的光致发光线宽宽化研究

测量了各种温度下玻璃中掺杂纳米尺寸CdS半导体微晶的光致发光光谱,研究了其光致发光带的峰值能量和线宽对温度的依赖关系.考虑CdS微晶的LO声子的相互作用,拟合了其带隙发光带的线宽随温度的变化曲线,获得样品的非均匀线宽.CdS微晶的非均匀线宽主要是由于微晶的尺寸分布引起的.     

Eu~(3+)∶Y_2SiO_5晶体中电磁感应透明及群速度减慢研究

利用光与物质相互作用的密度矩阵方程及其数值解研究了Eu3 ∶Y2SiO5晶体中一种Λ型的电磁感应透明(EIT)和群速度减慢(SGV),得到了探测场的透射率随着探测场的失谐与耦合场的拉比频率的变化关系。分析了自旋子能级非均匀线宽及光学跃迁非均匀线宽对电磁感应透明和群速度减慢的影响,这两个线宽的增加不同程度地抑制了电磁感应透明。根据浓度与非均匀线宽的关系发现中心透射率不是随着浓度的增加而单调变化,而是存在一个最佳浓度使电磁感应透明的效果更加明显。分析表明对某一耦合场强,光群速度存在一极小值。     

Eu3+:Y2SiO5晶体中电磁感应透明及群速度减慢研究

利用光与物质相互作用的密度矩阵方程及其数值解研究了Eu3 :Y2SiO5晶体中一种A型的电磁感应透明(EIT)和群速度减慢(SGV),得到了探测场的透射率随着探测场的失谐与耦合场的拉比频率的变化关系.分析了自旋子能级非均匀线宽及光学跃迁非均匀线宽对电磁感应透明和群速度减慢的影响,这两个线宽的增加不同程度地抑制了电磁感应透明.根据浓度与非均匀线宽的关系发现中心透射率不是随着浓度的增加而单调变化,而是存在一个最佳浓度使电磁感应透明的效果更加明显.分析表明对某一耦合场强,光群速度存在一极小值.     

固体中反斯托克斯荧光制冷的两种基本机制

研究和论术字激光制冷的两种机制－ＡＳＦＣＳＣ和ＡＳＦＣＥＴ,以及它们的相互关系和应用条件,提出了双机制并行制冷的概念,探讨了双机制并行制冷的可能性。     

激光染料的反斯托克斯荧光制冷计算

从理论上研究了具有分子振动能级结构的激光染料分子的反斯托克斯荧光制冷总是根据吸收光谱和荧光发射谱,对Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ１０１溶液的反斯托克斯我制冷有力进行了数值计算,得到了用该种材料实现激光制冷的条件与制冷效率相关的曲线。     

单分子-光子制冷泵的热力学行为(Ⅰ)

建立了一般意义上的单分子－光子泵模型,并用计算机模拟了在不同能量的光子激发下单个分子作为制冷泵时的量子跃迁过程,研究了单分子－光子泵处于基态和激发态时的热激发过程以及在发生荧光辐射时的声子参与情况,得出了基态具有较强的制冷能力的结论。基态和激发态在光吸收和发射过程中热力学效应是不同的,因此在选择反斯托克斯芝光制冷材料时,发光中心的基态能级劈裂更具重要性。     

Cooling of atoms below the recoil energy under multizone Raman excitation

Cooling of atoms below the temperature determined by the recoil energy is proposed on the basis of the Raman excitation of three-level atoms by the field of standing waves with a relative spatial shift. The advantage of this cooling mechanism is a weak sensitivity to the shape and duration of light pulses used for the transfer of population under Raman excitation. It is shown that the effectiveness of such cooling increases sharply when multizone excitation is used and already several interaction zones are enough for deep transverse cooling of an atomic beam to a temperature significantly lower than the recoil energy.     

Tm3+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Tm^3＋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4500cm^-1,能级间距在5000～6000cm^-1的宽度是比较合适的。最后探讨了Tm^3＋掺杂材料用于激光冷却的可行性,许讨论了制冷基体材料的合理选择问题。     

自然循环预冷和低温热管耦合系统的初步实验研究

介绍的高效低温传热方法主要包括 :自然循环冷却法和基于自然循环预冷及低温热管的高效低温冷却方法。自然循环冷却法的特点是在大温差条件下实现物体的快速冷却。一旦被冷却物体到达或接近低温液体的温度 ,将产生循环动力不足的情况 ,必须采用诸如气体引射或容器自增压等方法加以解决。而低温热管的特点在于能在小温差条件下 ,传递大量的热能。文中将自然循环预冷法及低温热管技术有机结合 ,综合自然循环和低温热管的优点 ,取长补短 ,既可以在很短的时间内使被冷却物体的温度降低下来 ,又可以保证被冷却物体的温度波动较小。文中还详细给出了基于自然循环预冷及低温热管的高效低温传热单元的设计及试验结果     

反斯托克斯荧光制冷的研究进展与综述

反斯托克斯荧光制冷 (Anti StokesFluorescentCooling)也被称为激光制冷 (LaserCooling)。自 1 995年以来 ,该项研究取得了飞速的发展。目前 ,人们利用激光制冷的方法已经得到了比家用冰箱冷冻室还低的温度 ,并能够利用半导体量子阱材料得到低于液氮温区的降温。由于这项技术具有全光性 ,它的制冷器具有体积小、重量轻、无电磁辐射、无振动、无噪声等特点 ,因此也就具有了非常诱人的应用前景和符合军事、空间、集成光学、微电子、医学等领域的特殊要求 ,而被国外研究者所重视。做为一项基本技术 ,激光制冷研究的突破必然会导致许多对温度有特殊要求的高技术实用化 ,推动那些领域向前发展。本文详细地介绍了反斯托克斯荧光制冷研究的历史和最新进展 ,详细地介绍了该项研究中的方法和理论。着重介绍了激光制冷的热力学限制、发光过程的热力学理论 ,探讨激光制冷产生的机制和制冷理论。最后 ,对激光制冷器的发展前景和设计依据进行了讨论 ,尝试性地探讨了线圈型制冷器、用于芯片的制冷器和单分子 光子泵型制冷器的应用考虑。     

水的低频受激拉曼散射

利用532 nm的脉冲激光进行了水的受激拉曼散射研究. 水的低激发光能量下主要表现为受激Stocks和反Stocks 3426 cm^-1谱线; 在能量大于140 mJ时出现低频率313 cm^-1受激Stocks谱线, 同时出现后向3389和3268 cm^-1 的受激Stocks谱线. 实验结果表明, 在较强的激光作用下, 水的结构表现为冰的Ⅷ相.