固体激光冷却的自适应四能级建模

稀土掺杂固体的激光冷却已在广泛材料平台上得到证实，启发了诸如四能级模型等简单唯象模型的发展，以阐明不同工况下激光冷却的普适性质。然而，这些模型通常需要输入完整的吸收光谱，而后者须由实验提供或借助额外的复杂原子建模给出。在本快报中，我们提出：一个扩展为容许随泵浦光子能量自适应有效能级的四能级模型，仅利用少数输入（如单频单温下测得的吸收系数）即可准确预测随温度与泵浦频率变化的冷却效率。我们的模型利用稀土离子激发的准平衡性质来确定有效的四个能级。该模型针对包括镱/铥掺杂玻璃与晶体在内的一系列已发表实验数据进行了验证。借助验证后的模型，我们推导出泵浦激光最优频率与工作带宽的显式表达式。我们的模型显著简化了激光冷却的建模过程，并有望推动光制冷的进一步发展。