腔内增强型固体材料激光冷却的理论与实验研究

项目主要研究内容：（1）新颖高效激光制冷材料的实验制备与分析，并采用传统激光冷却技术开展新颖材料制冷温度与基体材料组份、掺杂离子浓度关系的实验研究；（2）开展采用外腔、内腔增强技术实现固体材料激光冷却的实验研究；（3）开展表面等离子体激发的消逝波增强型固体材料激光冷却的理论研究；（4）利用腔内QED效应实现掺杂微米玻璃小球的激光冷却与囚禁，并进行相应的理论研究；（5）开展固体材料激光冷却的Monte-Carlo模拟及其冷却极限与负载能力、固体材料激光冷却技术在无热激光器应用中的理论研究；通过采用腔内增强技术和中功率半导体激光器，实现固体材料的激光冷却，为固体材料激光冷却实验的普及与应用以及无热激光器的产生提供新的技术方案，可望在国内首先开展固体材料激光冷却的实验研究，建立"凝聚态物质激光冷却"的新的学术生长点，从而为进一步研制新颖的全光型固体荧光制冷器及其应用推广奠定实验基础。

本项目就“腔内增强型固体材料的激光冷却和微纳米粒子（包括原子分子）激光囚禁与操控”等问题进行了深入系统的理论与实验研究，在国内外发表论文12篇，待发表论文4篇；出版专著《原子光学》一部。主要研究工作及创新点有：在国际上首先（1）提出了一种采用共振波导增强型固体材料激光冷却的新方案；（2）提出了一种实现掺Yb3+ ZBLAN玻璃微米小球激光冷却与囚禁的新方案，可望获得约70K的温降；（3）提出了采用半导体激光和腔增强技术实现固体材料激光冷却的新方案，在国际上首先成功实现了掺Yb3+ LuLF单晶材料的激光冷却；（4）在国内首先实现了掺Yb3+ YLF 单晶材料的激光冷却；（5）提出了一种采用位相调制的小孔衍射实现冷原子或冷分子近场光学囚禁的新方案；（6）提出了一种采用双模椭圆空心光纤和几何光学方法产生矢量椭圆空心光束和矢量Mathieu空心光束的新方法；此外，提出了采用准连续的做匀速运动光学晶格实现脉冲亚声速分子束的多级光学Stark减速的新方案等，从而为固体材料的有效激光冷却和微纳米粒子的光学囚禁提供了可靠的理论依据和新的技术手段，也为设计与研制全光型固体荧光制冷器奠定实验基础。论文发表后被SCI收录12篇，累计SCI影响因子约为32。