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Er3+掺杂玻璃腔内增强激光冷却理论分析

贾佑华 高勇 钟标 印建平

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Er3+掺杂玻璃腔内增强激光冷却理论分析

贾佑华, 高勇, 钟标, 印建平

Theoretical analysis on cavity-enhanced laser cooling of Er3+-doped glasses

Jia You-Hua, Gao Yong, Zhong Biao, Yin Jian-Ping
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  • 近年来,掺Er3+的CdF2-CdCl2-NaF-BaF2-BaCl2-ZnF2玻璃已成为固体材料激光冷却领域中新的研究材料之一. 本文利用激光器输出理论和驻波腔内共振增强原理分析了该材料的两种腔内增强激光的冷却,计算结果表明腔增强可获得几十到几百倍的增强因子. 此外,比较了内腔和外腔这两种增强方案,研究结果表明,当材料的吸收比较小时,特别是材料长度小于0.3 mm时,采用内腔增强方案,腔内抽运功率高,冷却材料对激光的吸收大. 然而当材料的吸收比较大时,特别是材料长度大于3 mm时,外腔增强方案更具优越性. 最后,根据Er3+掺杂材料制冷工作波长和功率的要求,指出腔增强实验可通过半导体激光器来实现.
    In recent years, Er3+ doped CdF2-CdCl2-NaF-BaF2-BaCl2-ZnF2 (CNBZN) glass has become one of the new materials in the field of laser cooling of solids. In this paper, using the theory of laser output and standing wave resonance, intracavity-and extracavity-enhanced laser cooling of Er3+-doped CNBZN glass are theoretically analyzed. Calculated results show that enhancement factor can achieve tens to hundreds of times. Moreover, two schemes are compared with each other, and the results show that for low material absorption, especially when the sample length is less than 0.3 mm, intracavity configuration has the advantage of high pumping power and high absorption. However, for high material absorption, especially when the sample length is longer than 3 mm, the extracavity configuration becomes a more efficient means for laser cooling. Finally, according to the operating wavelength and power requirements of Er3+-doped material, cavity enhancement can be realized experimentally using semiconductor diode laser.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10974055)、上海市教育委员会科研创新项目(批准号:12YZ177)和上海高校青年教师培养资助计划(批准号:egd11005)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10974055), the Research and Innovation Project of Shanghai Municipal Education Commission, China (Grant No. 12YZ177), and the Young Teacher Training Program of Shanghai Municipal Education Commission, China (Grant No. egd11005).
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-27
  • 修回日期:  2014-01-01
  • 刊出日期:  2014-04-05

Er3+掺杂玻璃腔内增强激光冷却理论分析

  • 1. 上海第二工业大学理学院, 上海 201209;
  • 2. 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10974055)、上海市教育委员会科研创新项目(批准号:12YZ177)和上海高校青年教师培养资助计划(批准号:egd11005)资助的课题.

摘要: 近年来,掺Er3+的CdF2-CdCl2-NaF-BaF2-BaCl2-ZnF2玻璃已成为固体材料激光冷却领域中新的研究材料之一. 本文利用激光器输出理论和驻波腔内共振增强原理分析了该材料的两种腔内增强激光的冷却,计算结果表明腔增强可获得几十到几百倍的增强因子. 此外,比较了内腔和外腔这两种增强方案,研究结果表明,当材料的吸收比较小时,特别是材料长度小于0.3 mm时,采用内腔增强方案,腔内抽运功率高,冷却材料对激光的吸收大. 然而当材料的吸收比较大时,特别是材料长度大于3 mm时,外腔增强方案更具优越性. 最后,根据Er3+掺杂材料制冷工作波长和功率的要求,指出腔增强实验可通过半导体激光器来实现.

English Abstract

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