激光制冷原理

核心提示： 新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的一个研究小组首次做到了利用这种方法使一个固体冷却，爱泼斯坦、戈斯内尔和他们的同事使高能红外激光在一个用镱（Yb3+）离子“渗杂”的玻璃基质上聚集，激光制冷原理(2)，特地选择镱是因为它发荧光的效率高而且电子结构简单，这样被吸收的能量

新墨西哥州洛斯

阿拉莫斯国家实验室的一个研究小组首次做到了利用这种方法使一个固体冷却。爱泼斯坦、戈斯内尔和他们的同事使高能红外激光在一个用镱（Yb3+）离子“渗杂”的玻璃基质上聚集。

特地选择镱是因为它发荧光的效率高而且电子结构简单，这样被吸收的能量作为热运动在材料里丧失的机会就少些。

爱泼斯坦小组在1995年对一块火柴棍大小的玻璃作实验时，作到了热能的损失率是激光能量的2%，它是在气体中用多普勒冷却所能够达到的效率的10，000倍。按照戈斯内尔的的说法，他们所以获得成功是因为玻璃基质高度纯净，因而可以作到不会散射或吸收激光。

他说：“值得庆幸的是我们现在制造纯净玻璃供光纤用的能力很强。”

这次实验玻璃的温度只下降0.3℃，但当他们用光纤代替玻璃块，并且增加被吸收的激光量时，他们作到使试样的温度冷却在16℃的温度下。

在那以后，爱泼斯坦和他的同事用一对新型的镜子形成一个空腔，用这方法将他们的技术进一步改进和相应扩大。

这对镜子把一块直径约3厘米的掺镱的玻璃围在里面，它们能让镱的荧光通过，所以能量很容易离开。然而它们会反射激光束，所以激光速会在空腔中乱跳从而使冷却的效率更高。在样机的空腔中，掺镱的玻璃以0.5瓦每秒的速度失去能量。

科学家们计算，假如把空腔加以微调，它的温度能冷却到绝对温度60度（约—213℃）。

爱泼斯坦十分乐观，他说“我们年内即将有一个真正的冷却器。”

“我们的第一个合适的市场可能是空间──供冷却卫星上灵敏的探测器和电子设备。”所有高温物体能发出红外辐射。譬如说，天文学用的红外探测器就是这个问题，因为热仪器所发出的“噪音”会淹没来自天体的信号。所以对红外探测器械冷却是极为重要的。