[发明专利]一种光学制冷装置

说明书

一种光学制冷装置由光源(1)、光耦合器(2)、光波导(3)、光波导载体(4)组成；光源(1)所发出的光波通过光耦合器(2)导入光波导(3)内，光波导(3)固定在光波导载体(4)上；在光波导(3)内传播的入射光使光波导(3)和光波导载体(4)降温。新型光学制冷装置无需电极供电和静态磁场以及气体压缩的可动机械部件，具有结构简单可靠、稳定性好的特点。

技术领域

本发明涉及一种光学制冷装置，在制冷设备和系统中具有特殊用途，也可用于温度控制领域。

背景技术

制冷技术和装置是为了低温条件的需求而发展起来的。传统的制冷技术有利用有机溶液挥发产生降温、利用空气绝热膨胀降温原理的空气压缩制冷机、利用氟利昂作为制冷剂的蒸汽压缩制冷机、气体液化制冷技术、利用电热效应和磁热效应的制冷技术、激光制冷技术。在这些传统的制冷技术中，一般需要复杂的机械压缩装置，如空气制冷机、蒸汽压缩制冷机、气体液化制冷技术；或者需要电极供电和复杂的充磁和消磁系统，如利用电热效应和磁热效应的制冷装置。而激光制冷技术只适用于极小区域的气体分子和原子团的低温冷却。

发明内容

本发明提供的一种光学制冷装置可以克服现有制冷装置的局限。新型光学制冷装置无需电极供电和静态磁场以及气体压缩的可动机械部件，具有结构简单可靠、稳定性好的特点，可广泛应用于制冷和温度控制领域。

新型光学制冷装置的制冷是通过如下技术途径实现的：光是电磁波，进入介质的电磁波使介质内的电偶极矩和磁偶极矩的有序度发生变化而导致的热现象。 当介质材料被光电磁波极化时，电磁矩有序度增加，电磁熵减小，温度上升，向外界放出热量; 无光电磁场时， 介质材料的电磁矩有序度减少，电磁熵增加，温度下降，自外界吸收热量。由于入射光与介质的相互作用，同时引起了电热效应和磁热效应。这是一种新的物理效应，本发明提供的一种光学制冷装置把电热效应和磁热效应通过入射光波从静场的电热效应和磁热效应拓展到光频波段。

与激光加热不同，本新型光学制冷装置的技术途径是通过入射光与介质的相互作用而改变介质中的电磁矩有序度来实现的，而激光加热是由于介质对于光波的吸收使体系的温度升高。

新型光学制冷装置由光源1、光耦合器2、光波导3、光波导载体4组成；光源1所发出的光波通过光耦合器2导入光波导3，光波导3固定在光波导载体4上；在光波导3内传播的入射光使光波导3和光波导载体4降温。

附图说明

下面结合附图对本发明的目的和实现途径作进一步详细说明：

图1为本发明的二维介质光波导2的剖面结构示意图；

图2为金刚石作为光波导2，在不同温度、入射光波长，以及光电场为E = 10⁶ V/m的光学制冷强度；

图3为本发明的光纤波导2的剖面结构示意图；

图4为石英玻璃作为光纤波导2，在不同温度、入射光波长，以及光电场为E =9.795 × 10⁶ （V/m）的光学制冷温度变化。

具体实施方式

实施例一