摘 要：通过建立特定模型研究固体激光制冷机理并探索固体制冷的条件，使用激光制冷常用的Yb3+离子的一些已知参数，可以计算制冷的功率和效率。为得到更加精确的结果，讨论制冷过程中不可避免的荧光再吸收的影响，采用随机游走模型，以Tm3+离子为例，推导出吸收的平均数目和再吸收过程中量子效率的改变，最后得出荧光波长的化学位移和激光制冷对固体材料的要求。
　　关键词：激光冷却 荧光 再吸收 冷却效率
　　中图分类号：TB66 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-033-02
　　早在1929年，Pringsheim就提出了通过反斯托克斯荧光来给固体材料降温的观点。在降温过程中，材料吸收一定的波长较长的光子，并很迅速释放出波长较短的荧光光子。这两个阶段的能量差来自材料的内能，这部分内能被从固体材料中移除，温度因此而降低。同时期的研究人员并不支持他的观点，因为当时很难将激光和制冷联系起来。然而在1995年，随着固体激光制冷的理论在实验上第一次被证实，人们成功地使用这个方法将Yb3+掺杂的氟锆酸盐玻璃ZBLAN降温0.3K，人们开始将目光转移至激光制冷的实验和原理之上，并取得了一系列的研究成果。
　　自从反斯托克斯荧光制冷被成功实现，人们一直致力于探讨其中的机理。Lamouche等人建立了理论模型并通过光谱分析推导出了任意温度时的制冷效率。然而，Lamouche的模型十分复杂，这里提出一种简单的双能级系统以分析激光制冷的微观过程，并计算制冷的功率和效率。然后讨论几种主要的影响制冷能力和效率的因素，并确定温度和时间的关系。
　　最后对本文做出归纳：首先建立简单的理论模型分析固体激光制冷的条件，选择最合适的能隙；然后计算了激光制冷的功率；与此同时，分析了固体激光冷却中荧光再吸收的问题，随机游走过程表现了荧光波长和制冷效率的改变。这些结论将会推动对光学制冷机的发展。
　　参考文献：
　　[1] Youhua Jia.B.J.CHINESE OPTICS LETTERS March 10，2012.