[发明专利]一种利用混合光实现光学制冷的设备

说明书

本发明提供了一种利用混合光实现光学制冷的设备，光学制冷设备主要包含光收集装置、光色散装置和光学制冷固体材料分布装置。本发明的有益效果为：本发明可对混合光进行收集并将其在角度和接受平面上充分色散开来，进而在其色散开来的接受平面上构建空间分布的荧光材料从而实现光学制冷；该光学制冷设备通过色散装置将混合光中的各组分与材料的空间分布匹配起来从而可以有效实现光学制冷。

技术领域

本发明涉及光学制冷技术领域，尤其涉及一种利用混合光实现光学制冷的设备。

背景技术

光学制冷技术从基本原理上可分为两种：多普勒制冷技术和反斯托克斯荧光制冷技术；前一技术获得诺贝尔奖，其代表人物为大家所熟知的朱棣文；本发明所指的是光学制冷，针对的是后者(如附图1所示)。光学制冷器具有无振动和噪声、体积小、质量轻和环保等特点；其在航天、军事与电子电信工业等领域存在着迷人的应用前景，太阳能可以源源不断地从自然界得到补充,属于资源丰富且环保安全的新能源；人们利用太阳能实现了光热转换，如太阳能热水器，以及光电转换，如太阳能电池，甚至太阳能制冷设备；单色性较高的激光已经实现了固体材料的光学制冷；而实现作为混合光的太阳光在光学制冷上的应用则具有一定难度，而本发明设计了混合光色散与材料空间分布的匹配，从而可实现混合光应用在光学制冷上，其中混合光典型的是太阳光。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用混合光实现光学制冷的设备。

本发明的思想为：本发明提供了一种匹配了太阳光色散装置与光学制冷材料空间分布来实现光学制冷的设备：首先将太阳光进行收集，如利用两个正柱面透镜，接着将收集的太阳光进行色散，最后将分布式的光学制冷固体材料与空间分布的色散光匹配起来，即得由光收集、光色散与光学制冷三部分匹配起来的光学制冷设备，如附图2所示。

本发明是通过如下措施实现的：一种利用混合光实现光学制冷的设备，所述设备包含光收集装置、光色散装置与光学制冷固体材料分布装置；

所述光收集装置由一组透镜构成，所述透镜为球面透镜或柱面透镜，所述球面透镜为匹配条形状分布的光学制冷材料；所述柱面透镜为匹配面状分布的光学制冷材料；

所述光色散装置由三棱镜、光栅和超表面构成；

所述光学制冷固体材料分布装置的材料可选用II-VI族半导体材料或者钙钛矿半导体材料。

作为本发明提供的一种利用混合光实现光学制冷的设备进一步优化方案，所述光学制冷设备的光源为无序高熵的超宽光谱的光。

作为本发明提供的一种利用混合光实现光学制冷的设备进一步优化方案，所述混合光在大小口径两个透镜的变换下完成混合光能量的集中，两个正柱面透镜可以将光在一个方向上压缩。

作为本发明提供的一种利用混合光实现光学制冷的设备进一步优化方案，所述混合光沿其被柱面透镜压缩的方向而色散展开。

作为本发明提供的一种利用混合光实现光学制冷的设备进一步优化方案，所述连续变化的材料分布与色散开的光相匹配进行光学制冷。

作为本发明提供的一种利用混合光实现光学制冷的设备进一步优化方案，所述该光学制冷设备混合光中的各组分与材料的空间分布匹配实现光学制冷。

所述光学制冷固体材料分布是根据色散光的空间分布来实施的；分布式的固体材料可以被其所匹配的色散光有效激发，且具有较高的上转换能量差；为获得净的制冷效果，所实施的光学制冷固体材料必须具有较高的荧光效率，一般在95％-1。

所述光学制冷固体材料可选用II-VI族半导体材料或者钙钛矿半导体材料；

体材料、二维材料或者0维的半导体纳米晶量子点材料，需采用较好控制的制备手段以获得高质量的半导体晶体；