[发明专利]一种反斯托克斯荧光制冷方法

摘要

本发明公开了一种反斯托克斯荧光制冷方法，以Er3+作为激光制冷中心，利用绿光半导体LD泵浦Er3+的4S3/2能级，通过4S3/2和2H11/2两个激发态能级到基态4I15/2能级的跃迁实现两种反斯托克斯荧光并行制冷。本发明具有以下优势：有望研制出制冷效率更高的全固体激光制冷器；Er3+的4S3/2和2H11/2之间具有较大的能级间距，可以拓宽基质材料的选择范围，而不必再局限于具有很低声子能量的材料，简化制备工艺，降低制作成本；采用合适波长的激光泵浦实现4S3/2低斯塔克能级的布居后，通过声子吸收热激发可以实现对4S3/2高Stark能级和2H11/2能级的布居，得到两种反斯托克斯荧光发射。

主权项

一种反斯托克斯荧光制冷方法，其特征在于：包括以下步骤：A、泵浦过程(1)：选择与铒离子Er3+的基态4I15/2能级的高Stark能级和激发态4S3/2能级的低Stark能级差相匹配的绿色激光激发样品，使激发态4S3/2能级的低Stark能级布居；B、吸收声子的热弛豫过程I(2)：布居到激发态4S3/2能级低Stark能级的一部分电子通过吸收声子热弛豫的方式在激发态4S3/2能级的各Stark子能级上进行热分布；C、反斯托克斯荧光发射制冷过程I(3)：分布到激发态4S3/2能级的高Stark能级的电子向基态4I15/2能级跃迁，产生反斯托克斯荧光，从而实现单一激发态能级Stark劈裂子能级的激光制冷，即传统方式的激光制冷；D、吸收声子的热弛豫过程II(5)：布居在激发态4S3/2能级上的另一部分电子通过吸收声子热激发到激发态2H11/2能级；E、反斯托克斯荧光发射制冷过程II(6)：激发态2H11/2能级的各Stark子能级上的电子以辐射跃迁的方式回到基态4I15/2能级，产生反斯托克斯荧光，这些荧光光子均能带走基质热量，实现不同激发态能级间的激光制冷；F、热平衡过程(4)：跃迁回到基态4I15/2能级低Stark子能级的电子通过热分布实现其高Stark子能级的布居，进而重复A、B、C和A、D、E两种反斯托克斯荧光并行制冷的过程，实现反斯托克斯荧光循环制冷。