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光纤激光打标机的激光制冷原理

2021-07-07

光纤激光打标机的激光制冷原理

多普勒冷却技术,是激光制冷技术中非常紧张的一个冷却技术。多普勒冷却技术的原理即是通过激光发出光子来拦阻原子的热运动,而这个拦阻历程则是通过减小原子的动量来实现的。量子力学提出,原子只能吸收特定频率的光子,从而转变其动量。多普勒效应指出,波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低。当观察者挪动时也能得到同样的结论。关于原子同样也是云云,当原子的运动方向与光子运动相反时,则此光子的频率将增大,而当原子运动方向于此光子运动方向相像时,则此光子频率将减小。而后的话,另一个物理学原理即是光虽然没有静品质,但其具有动量。辣么概括以上几个个物理学特征,我们就能构建出激光冷却的简单模子。

激光器的频率在必然局限内是可调的,而把激光器的频率调至略低于某原子的可以吸收的频率时,就会故意想不到的后果。当用这样一束光照射某一特定的原子时,就会发生这样的环境。如果原子是向着激光束运动时,由于光的多普勒效应,则光子的频率增加,而本来激光光子的频率恰好是略小于原子的可吸收的频率,则此时由于多普勒效应则恰好被原子吸收。激光器的频率在必然局限内是可调的,而把激光器的频率调至略低于某原子的可以吸收的频率时,就会故意想不到的后果。当用这样一束光照射某一特定的原子时,就会发生这样的环境。如果原子是向着激光束运动时,由于光的多普勒效应,则光子的频率增加,而本来激光光子的频率恰好是略小于原子的可吸收的频率,则此时由于多普勒效应则恰好被原子吸收。

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而这一吸收表现为动量转变。因为光子的运动方向与原子的运动方向相反,则在光子与原子碰撞以后,原子跃迁到引发态,并且动量减小,故动能也随之减小。而关于其余运动方向的原子,则其对应的光子的频率不会增加,因此不可以吸收激光束中的光子,因此也不会有动量增加这一征象的发生,比较于动能来讲也是同样。当我们用多束激光从差别角度来照射原子,则在差别运动方向上的原子的动量都邑减小,从而动能减小。而由于在激光只减小原子的动量,因此在此历程连接一段时间后,大无数的原子的动量就会到达一个非常低的水准,从而到达制冷的目的。

但此技术所使用的局限大多是用于原子冷却,而关于分子,这种技巧非常难将其冷却到超低温。但超冷分子比超冷原子的好处更大,因为其属性更为复杂。当前,冷却分子的技巧是将超冷碱原子连结在一起,产生双碱分子。不久之前,耶鲁大学就已经是将氟化锶(SrF)冷却到几百微开。

激光制冷也称反斯托克斯荧光制冷,是正在开展的新观点的制冷技巧其基本原理是反斯托克斯效应,行使散射与入射光子的能量差实现制冷。反斯托克斯效应是一种分外的散射效应,其散射荧光光子波长比入射光子波长短。 因此,散射荧光光子能量高于入射光子能量,其历程可简单明白为:用低能量激光光子引发发光介质,发光介质散射出高能量的光子,将发光介质中的原有能量带出介质而制冷。与古代制冷方式相比,激光起到了提供制冷动力的好处,而散射出的反斯托克斯荧光则是热量载体。


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