[发明专利]激光制冷系统及激光制冷方法

说明书

本发明涉及一种激光制冷系统及激光制冷方法，激光制冷系统包括激光发射器、光学组件以及涂层。激光发射器作为泵浦光源产生连续激光作为入射光；光学组件传递并整理所述入射光从光学组件的出射端射出形成出射光；涂层为含有硅空位色心的金刚石材料，用于铺设于制冷目标的表面，涂层经出射光照射后发生降温。该激光制冷系统，使用含有硅空位色心的金刚石材料作为涂层铺设于制冷目标的表面，在通过激光激发后，由于涂层中的金刚石具有缺陷中心及特殊的能级结构，能够实现对目标物体的降温，理论上能够达到液氮以下的制冷温度，能够使制冷目标具有更低的温度，具有更好的制冷效果。

技术领域

本发明涉及半导体制冷技术领域，特别是涉及激光制冷系统及激光制冷方法。

背景技术

随着家用电器、航空航天、通信设备、医疗器械等设备中的制冷需求越发强烈，半导体制冷技术通过其能耗较低、制冷迅速等特点，逐渐成为科学研究中的重要环节。在传统的半导体制冷方法中，通常有热电制冷方法与稀土基的光学制冷方法。热电制冷为利用帕尔贴效应的一种制冷方法，由于热电制冷的过程中，若需要对目标物体进行更加低温时的制冷作业时会放出大量热量，导致热面的温度过高，造成设备损坏或爆炸，并且若要在热电制冷过程中实现低于液氮温度时较为困难。且使用稀土基的光学制冷器的过程中由于稀土元素制冷的本质来源于原子能级之间的光学跃迁，最低制冷温度存在理论极限，且制冷范围不能低于液氮温度，在目标物体需要低于液氮温度时则无法实现要求，影响制冷效果。

发明内容

基于此，有必要针对传统的制冷方法存在制冷范围无法满足要求的问题，提供一种激光制冷系统及激光制冷方法。

一种激光制冷系统，包括：

激光发射器，所述激光发射器作为泵浦光源产生连续激光，所述激光为入射光；

光学组件，所述入射光发射入所述光学组件的入射端，所述光学组件传递并整理所述入射光从所述光学组件的出射端射出形成出射光；

涂层，所述涂层为含有硅空位色心的金刚石材料，所述涂层用于铺设于制冷目标的表面，所述涂层设于所述光学组件的出射端，所述涂层经出射光照射后发生降温。

上述激光制冷系统，通过激光发射器作为泵浦光发射连续激光，为激光制冷系统提供输入能量；并通过光学组件对激光进行传递与整理，使得激光信号具备更适合的激发能量；同时使用含有硅空位色心的金刚石材料作为涂层铺设于制冷目标的表面，在通过激光激发后，由于涂层中的金刚石具有缺陷中心及特殊的能级结构，能够实现对目标物体的降温，理论上能够达到液氮以下的制冷温度，能够使制冷目标具有更低的温度，具有更好的制冷效果。

在其中一个实施例中，所述激光的中心波长范围为750nm-780nm。

在其中一个实施例中，所述激光制冷系统还包括控制器，所述控制器与所述激光发射器电性连接。

在其中一个实施例中，所述光学组件包括第一透镜以及第二透镜，所述入射光一部分经第一透镜反射，另一部分经第一透镜透射，经第一透镜反射后的入射光一部分经第二透镜透射，另一部分经第二透镜反射，经第二透镜透射后的入射光即为出射光。

在其中一个实施例中，所述第一透镜相对所述入射光呈45°夹角设置，所述第二透镜与所述第一透镜相互平行，所述入射光与所述出射光相互垂直。

在其中一个实施例中，所述光学组件还包括观察设备，所述观察设备接收经第二透镜反射后的反射光，经第二透镜反射后的所述反射光垂直入射于所述观察设备。

在其中一个实施例中，所述激光制冷系统还包括测温装置，所述测温装置包括反射镜、聚焦镜、光栅以及光谱检测仪，所述出射光照射于所述涂层后生成自发辐射，所述自发辐射经第一透镜透射后经过所述反射镜反射、所述聚焦镜聚焦以及所述光栅整理后进入所述光谱检测仪，所述光谱检测仪与所述控制器电性连接，所述控制器分析所述光谱检测仪的数据并判断是否继续控制所述激光发射器发射连续激光。