Лазерне охолодження твердих тіл: результати дослідження та сучасне застосування

Дослідження 2008 року

У 2008 році дослідження лазерного охолодження твердих тіл під керівництвом Мансуура Шейк-Бахае та Річарда І. Епштейна з Університету Нью-Мексико та Лос-Аламоської національної лабораторії показало перспективи цієї технології. 

Вони вивчали твердотільне оптичне охолодження за допомогою флуоресцентної апконверсії. Це дослідження вивчало еволюцію процесу в матеріалах, допованих рідкісноземельними елементами та в напівпровідниках.

Основні результати

Дослідження показало, що лазерне охолодження твердих тіл можливе через поглинання фотонів низької енергії та випромінювання фотонів вищої енергії, відомий як антистоксова флуоресценція. 

Це дозволяє видалити додаткову енергію з кристалічної решітки, що еквівалентно охолодженню твердого тіла. Дослідники подолали технічні проблеми, забезпечивши більшість оптичних збуджень радіаційним перезбудженням та мінімізувавши паразитичне нагрівання через домішки.

Сучасні застосування технології

Сьогодні технологія лазерного охолодження застосовується в різних наукових і технологічних галузях:

1. Кріоохолоджувачі для космічних приладів: 

Інфрачервоні датчики у космосі виграють від лазерного охолодження завдяки компактності, відсутності вібрацій та високій надійності. Вони не потребують кріогенних рідин і працюють у діапазоні температур 80-170 К, перевершуючи традиційні термоелектричні та механічні охолоджувачі.

2. Високопотужні лазери: 

Лазерне охолодження усуває теплове виробництво у високопотужних лазерах, дозволяючи уникнути термічного дефокусування та пошкоджень, забезпечуючи стабільну роботу лазерів при високих потужностях.

3. Охолодження напівпровідників: 

Лазерне охолодження напівпровідників забезпечує ефективніше поглинання накачувального світла та інтеграцію в електронні та фотонні пристрої. Це дозволяє досягти нижчих температур, роблячи технологію перспективною для високоточних наукових експериментів та нових охолоджувальних систем.