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Análisis del principio de refrigeración por láser de la máquina de marcado láser de fibra

Jul 18, 2018

La temperatura es la cantidad física que indica el grado de calor y frío de un objeto. Microscópicamente, es la severidad del movimiento térmico de las moléculas de un objeto. Como todos sabemos, todas las moléculas y átomos que nos rodean están llevando a cabo el movimiento de calor irregular que nunca se detiene. La esencia de nuestra refrigeración es reducir la intensidad del movimiento térmico general de estas moléculas o átomos, la máquina de marcado láser de fibra.

1. Una tecnología muy importante en el enfriamiento por láser es la tecnología de enfriamiento Doppler. El principio de la tecnología de enfriamiento Doppler es bloquear el movimiento térmico de los átomos mediante la emisión de fotones por láser, y este proceso de impedimento es reducir el impulso de los átomos. Dio cuenta. Entonces, ¿cómo exactamente el láser reduce el impulso de estos átomos?

Primero, la mecánica cuántica sugiere que los átomos solo pueden absorber fotones de una frecuencia específica, cambiando así su impulso. El efecto Doppler indica que la frecuencia aumenta a medida que la fuente de onda se mueve hacia el observador y disminuye a medida que la fuente de onda se aleja del observador. La misma conclusión se puede obtener cuando el observador se mueve.

Del mismo modo, lo mismo es cierto para los átomos. Cuando la dirección del movimiento del átomo es opuesta al movimiento del fotón, la frecuencia del fotón aumentará, y cuando la dirección del movimiento del átomo sea la misma en la dirección del movimiento del fotón, la frecuencia del fotón disminución. Luego, otro principio de la física es que, aunque la luz no tiene masa estática, tiene impulso. Luego, combinando las características físicas anteriores, podemos construir un modelo simple de enfriamiento por láser.

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2. La frecuencia del láser es ajustable dentro de un cierto rango, y cuando la frecuencia del láser se ajusta a una frecuencia ligeramente inferior a la de un átomo, se produce un resultado inesperado. Esto sucede cuando un haz de luz de este tipo ilumina un átomo particular. Si el átomo se mueve hacia el rayo láser, la frecuencia del fotón aumenta debido al efecto Doppler de la luz, y la frecuencia del fotón láser original es solo ligeramente menor que la frecuencia absorbible del átomo, entonces el efecto Doppler es simplemente Correcto. Absorbido por los átomos.

Y esta absorción se manifiesta por cambios de momento. Debido a que la dirección de movimiento del fotón es opuesta a la dirección del movimiento del átomo, después de que el fotón colisiona con el átomo, el átomo pasa al estado excitado y el impulso disminuye, por lo que la energía cinética también disminuye. Para los átomos en otras direcciones de movimiento, la frecuencia de los fotones correspondientes no aumenta, por lo que los fotones en el rayo láser no pueden ser absorbidos, por lo que no existe un aumento en el momento, que es el mismo con respecto a la energía cinética. .

Cuando usamos múltiples láseres para iluminar átomos desde diferentes ángulos, el impulso de los átomos en diferentes direcciones de movimiento disminuye y la energía cinética disminuye. Dado que el láser solo reduce el impulso del átomo, después de que este proceso continúe por un tiempo, el impulso de la mayoría de los átomos alcanzará un nivel muy bajo, logrando así el propósito de la refrigeración.

Sin embargo, el ámbito de aplicación de esta tecnología se utiliza principalmente para el enfriamiento atómico, y para las moléculas, es difícil enfriarlo a temperaturas ultra bajas. Sin embargo, las moléculas ultrafrías son más significativas que los átomos ultrafríos porque sus propiedades son más complejas. Actualmente, los métodos para enfriar moléculas son combinar átomos de base ultrafríos para producir moléculas dibásicas. No hace mucho, la Universidad de Yale enfrió el fluoruro de estroncio (SRF) a unos cientos de micro-aperturas.

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Otro tipo de enfriamiento por láser, también conocido como enfriamiento por fluorescencia anti-Stokes, es un nuevo concepto de refrigeración en evolución. El principio básico es el efecto anti-Stokes, que utiliza la diferencia de energía entre la dispersión y los fotones incidentes para lograr la refrigeración. El efecto anti-Stokes es un efecto de dispersión especial en el que la longitud de onda del fotón fluorescente dispersado es más corta que la longitud de onda del fotón incidente.

Por lo tanto, la energía del fotón fluorescente de dispersión es más alta que la energía del fotón incidente, y el proceso puede entenderse simplemente como: el fotón láser de baja energía se utiliza para excitar el medio luminiscente, el medio de iluminación dispersa los fotones de alta energía y el original La energía en el medio luminiscente se extrae del medio a enfriar. . Comparado con el método de enfriamiento tradicional, el láser proporciona la función de proporcionar energía de refrigeración, y la fluorescencia anti-Stokes dispersa es la portadora de calor.