激光制冷完整版本.pptxVIP

LaserCooling李瑞20112106382011.12.20

背景介绍绝对零度不可达对低温的不断探索压缩制冷、半导体制冷磁制冷、激光制冷激光加热、激光切割……激光制冷？

使用激光冷却大物体反斯托克斯荧光效应

使用激光冷却大物体基态与激发态的能量间距要大基态和激发态中的多重态间的能量间距要小发光介质应具有极高的纯净度入射激光应具有适当的波长

使用激光冷却大物体德国物理学家晋林希姆在1929年首先提出1946年,Landau等人从热力学角度证明了激光制冷的可行性1995年,美国LosAlamos国家实验室Epstein等人首次成功地在固体材料上获得实际可测量的激光制冷效应,实现了0.3K的温降1997、1998、1999年同样采用掺杂三价镱离子Yb重金属氟化玻璃作为激光制冷介质分别获得了16K、21K、65K的从室温起始的温降2007年MIT研究员使用激光制冷技术将一个硬币大小的物体冷却到0.8K

使用激光冷却大物体美国鲍尔空间技术公司设计的用于红外探测器的制冷机

使用激光制冷的优缺点全光性的新型制冷方式具有体积小、重量轻、无振动和噪声、无电磁影响、无环境污染、可靠性高、寿命长等优点。在航天、军事、电子电信工业、低温物理等领域有着相当诱人的应用前景制冷功率低、制冷系数小、制造成本高等

考你一下为什么彗星会拖着一条尾巴？

使用激光冷却原子在微观层面，温度是原子运动速度的表征光具有压力，光与原子共振时，原子受到的光压就很大。共振光压比重力大10万倍1976年汉斯(T.Hansch)和肖洛(A.Schawlow)以及瓦恩兰(D.Wineland)和德默尔特(H.Dehmelt)各自独立地提出了激光冷却气体原子的想法

多普勒冷却

遇到的问题及解决方法光抽运效应加入泵浦激光多普勒失谐效应激光扫频法塞曼平移补偿法多普勒冷却极限

偏振梯度冷却1985年，朱棣文用三对相互垂直的激光束把钠原子气体温度冷却到240μK，这个结果与理论预言的多普勒极限基本相符。

偏振梯度冷却1987年，上海光机所的研究小组在一维冷却钠原子的实验中也独立地发现钠原子温度为60uK，低于多普勒极限1988年，美国国家标准与技术研究所采用飞行时间法测得钠原子的冷却温度为40uK理论上的解释：基于光抽运、光频移和激光偏振梯度等物理概念，称之为偏振梯度冷却机制。

偏振梯度冷却

速度选择冷却反冲极限温度C.Cohen-Tannoudji小组提出了速度选择的相干布陷冷却S.Chu小组提出了速度选择的拉曼跃迁冷却速度选择冷却2003年德国、美国、奥地利等国科学家组成的一个国际科研小组，在利用磁阱技术实现铯原子的玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的实验过程中达到了0.5纳开尔文的最低温2010年9月英国科学家将分子冷却到1K左右

冷原子的意义可观测相干的物质波波长原子干涉仪精确的能级结构冷原子钟单原子的俘获及操控生物工程量子态操控量子计算机观测量子纠缠零点波动能玻色爱因斯坦凝聚态的实现

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参考文献王育竹徐震，激光冷却及其在科学技术中的应用，物理学进展，第25卷，第4期赵东，三种激光冷却机制的理论分析，2007LaserCoolingandTrapping，AdvandedOpticsLaboratoryE.S.Shuman，J.F.BarryD.DeMille，Lasercoolingofadiatomicmolecule，NATURE467，820-823(2010)汤珂陈国邦冯仰浦，激光制冷，低温与超导，第30卷第3期（2002）MTInews（http：///newsoffice/2007/super-cool.html）汤珂陈国邦冯仰浦，激光制冷，《低温与超导》第30卷第3期http：///5717817.html（中国科学院上海光机所量子光学实验室）