研究生毕业论文中期答辩

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1、稀土掺杂固体上转换荧光制冷稀土掺杂固体上转换荧光制冷的理论研究的理论研究研究生：代研究生：代 静静 专专 业：光学工程业：光学工程导导 师：李师：李 立立 哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院汇报提纲汇报提纲一、研究目的与主要内容一、研究目的与主要内容二、已开展的研究工作二、已开展的研究工作n上转换荧光制冷的一般物理模型上转换荧光制冷的一般物理模型n掺掺Tm固体简化三能级制冷系统分析固体简化三能级制冷系统分析n六能级制冷系统建模六能级制冷系统建模三、后续研究内容三、后续研究内容一、研究目的与主要内容一、研究目的与主要内容 固体激光制冷是激光与固体介质相互作用产生的一种非固体激光制冷是激光与

2、固体介质相互作用产生的一种非线性光热动力学现象。固体激光制冷因其在集成光电子器件线性光热动力学现象。固体激光制冷因其在集成光电子器件制冷、以及无振动无电磁辐射的低温信息处理等领域具有非制冷、以及无振动无电磁辐射的低温信息处理等领域具有非常重要的应用背景，是目前光学制冷技术发展中的国际研究常重要的应用背景，是目前光学制冷技术发展中的国际研究热点。热点。 本课题根据本课题根据Tm离子特殊能级结构，率先提出上转换荧光离子特殊能级结构，率先提出上转换荧光制冷新机理，旨在充分利用激光制冷过程中存在的激发态吸制冷新机理，旨在充分利用激光制冷过程中存在的激发态吸收上转换的有效制冷通道，改善固体激光制冷性能。

3、收上转换的有效制冷通道，改善固体激光制冷性能。本课题的开展为增强稀土掺杂固体激光制冷性能提供了新本课题的开展为增强稀土掺杂固体激光制冷性能提供了新的物理机制和实现方案，将有助于促进全固态光学制冷应用的物理机制和实现方案，将有助于促进全固态光学制冷应用物理基础的发展，具有重要的学术价值和现实意义。物理基础的发展，具有重要的学术价值和现实意义。一、研究目的与主要内容一、研究目的与主要内容 发展反斯托克斯与上转换荧光并行制冷物理模型，阐发展反斯托克斯与上转换荧光并行制冷物理模型，阐明上转换荧光制冷机制。明上转换荧光制冷机制。 以以Tm掺杂体系为研究对象，研究上转换荧光制冷特性掺杂体系为研究对象，研究

4、上转换荧光制冷特性及物理条件，提高制冷能力。及物理条件，提高制冷能力。 结合实际材料的物理参数，理论上评估结合实际材料的物理参数，理论上评估Tm掺杂固体上掺杂固体上转换荧光制冷性能，以及应用潜力。转换荧光制冷性能，以及应用潜力。一、研究目的与主要内容一、研究目的与主要内容二、已开展的研究工作二、已开展的研究工作 (1) 充分调研了固体激光制冷的国内外相关资料，掌充分调研了固体激光制冷的国内外相关资料，掌握了反斯托克斯荧光制冷的基本理论和分析方法，确定了握了反斯托克斯荧光制冷的基本理论和分析方法，确定了课题研究方案。课题研究方案。 (2) 建立了稀土离子建立了稀土离子Tm掺杂固体上转换荧光制冷的

5、掺杂固体上转换荧光制冷的物理模型，分析了反斯托克斯荧光制冷和上转换荧光制冷物理模型，分析了反斯托克斯荧光制冷和上转换荧光制冷的基本特性。的基本特性。 主要研究结果如下：主要研究结果如下： 2.1 上转换荧光制冷的一般物理模型上转换荧光制冷的一般物理模型222222111221112012rrprrrpptdNPWNdthdNPPWNdthhNNNN2211coolucrafrabsPhW NhW NPc o o lc o o la b sPP1122absrrPPP上转换荧光制冷体系上转换荧光制冷体系速率方程模型速率方程模型1122112212()()rafrucafcoolrrppPPPPP

6、1122121122()1rafrucafppcoolrrPPPP 2 222 22 222()0rucafucafpcoolcoolrrppPppPP1112221()01afafuccoolcoolrpprPP 影响上转换过程的主要因素：基态泵浦波长、激发态泵浦波长、泵浦功率、反影响上转换过程的主要因素：基态泵浦波长、激发态泵浦波长、泵浦功率、反斯托克荧光波长、上转换荧光波长、背景吸收。相比传统反斯托克斯制冷过程，斯托克荧光波长、上转换荧光波长、背景吸收。相比传统反斯托克斯制冷过程，解析结果解析结果：2.1 上转换荧光制冷的一般物理模型上转换荧光制冷的一般物理模型制冷功率制冷功率制冷效率制

7、冷效率上转换荧光制冷的必要条件：上转换荧光制冷的必要条件：2231112212120,1,ppucppEEEEhhhh 制冷波长范围制冷波长范围二维图谱分析二维图谱分析2.1 上转换荧光制冷的一般物理模型上转换荧光制冷的一般物理模型2.2 掺掺Tm固体三能级制冷系统分析固体三能级制冷系统分析221212122022221222222101010112121212111212221112012()()()(1)()()()()(1)ernrernrerpernrernrerpptdNINNWWNWWNW NdthINNdNINNWWNWWNW NdthhNNNN c o o lc o o la