Theoretical and Experimental Studies of Laser Induced Cooling of Solids

La plupart des recherches en technologies de réfrigération se concentrent dans l'amélioration de l'efficacité énergétique des réfrigérateurs et climatiseurs avides d'énergie, tandis qu'une petite fraction de la recherche est dédiée à la miniaturisation et à la flexibilité. La demande accrue pour des outils précis pour des mesures et fabrications générales, ainsi que la production, le traitement et la transmission de données, repoussent les limites de dispositifs électroniques et photoniques. Ces dispositifs nécessitent une gestion thermique qui n'est pas toujours possible d'atteindre avec les méthodes conventionnelles de réfrigération, en raison de la nécessité de miniaturisation, du transport thermique à distance et dans l'espace précis, l'insensibilité aux rayonnements électromagnétiques et des vibrations mécaniques ainsi que des capacités cryogéniques. Une technologie qui pourrait répondre à ces exigences est le refroidissement optique, où la chaleur est convertie en rayonnement optique, à travers un processus optique. Plusieurs segments de l'industrie moderne, ainsi que de la vie quotidienne, sont dépendants de la technologie laser. Cette large dépendance pousse le besoin de plus petits et plus puissants lasers pour les télécommunications, la recherche, les applications militaires, médicales et d'affichage, pour ne citer que quelques-uns. Le premier goulot d'étranglement pour la montée en puissance des lasers est dû à la production de chaleur, et la gestion thermique externe ne résout qu'une partie du problème, puisque les gradients thermiques – qui produisent des effets lenticulaires – sont encore présents. Etant donné que le refroidissement optique peut fournir une gestion thermique in situ, il peut être utilisé pour éliminer ces gradients thermiques nuisibles. Actuellement, le besoin d'efficacité énergétique est le moteur du changement de la technologie d'éclairage vers les diodes électroluminescentes (DELs). Les DELs souffrent cependant de génération de chaleur due à l'extraction limitée de la lumière et des pertes résistives, qui diminuent considérablement la durée de vie de ces émetteurs à semi-conducteurs. Ils ont donc besoin des échangeurs de chaleur relativement grands, qui à leur tour rendent difficile la miniaturisation. Le refroidissement par laser pourrait offrir une solution potentielle pour la gestion de la chaleur dans cette application, ainsi que pour des applications électroniques d'haute vitesse et pour des composants optiques de la prochaine génération d'ordinateurs, dans lequel une gestion de chaleur similaire est également nécessaire.