CN114061175B - 激光制冷器及激光制冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光制冷器及激光制冷方法，包括泵浦激光源、体波导以及反射镜。泵浦激光源发射连续激光作为入射光；体波导为含有硅空位缺陷中心的单晶金刚石材料，体波导为设有斜切角的立方体，斜切角形成断面，入射光于断面射入体波导，入射光经体波导传递后形成出射光，入射光在体波导的内部进行多次全反射；出射光射于反射镜后形成反射光，反射光返回射入断面。该激光制冷器，利用硅空位缺陷中心作为制冷介质，并通过将体波导开设斜切角，利用入射光在体波导内形成全发射，增加了泵浦光与缺陷中心的相互作用距离，制作工艺更加简单，提高了泵浦光的利用效率，提升了激光制冷器的制冷效率，增加了泵浦光与缺陷中心的作用距离，适用于实际应用。

Description

激光制冷器及激光制冷方法

技术领域

本发明涉及半导体制冷技术领域，特别是涉及激光制冷器及激光制冷方法。

背景技术

随着半导体制冷技术在航空航天、生物医药等领域的重要性逐渐显现，半导体制冷技术也逐渐成为研发的焦点。传统的制冷方法主要为热电制冷，即利用帕尔贴效应实现制冷的方法。相比传统的制冷手段，激光制冷在工作过程中无机械振动、无需磁场电场、全光性、无需机械设备以及制冷剂参与，是一种非常理想的制冷方案，适用于许多特殊领域。尤其是在一些特殊的军事领域中，传统制冷手段难以应用。作为一项重要的降温技术，激光制冷技术的快速发展必然推进新一代制冷技术的实用化。

当前的高效的激光制冷技术中，主要有光学微腔制冷技术。由于光学微腔对光有局限作用，可以使光在微腔表面不断的全反射，从而增加泵浦光与物质的相互作用距离，最终提高制冷效率。然而传统的光学微腔尺寸在微米量级，加工过程涉及光刻、刻蚀等工艺，较为复杂繁琐。

发明内容

基于此，有必要针对现有激光制冷技术器存在制作过程相对复杂的问题，提供一种激光制冷器及激光制冷方法。

一种激光制冷器，包括：

泵浦激光源，所述泵浦激光源发射连续激光作为入射光；

体波导，所述体波导为含有硅空位缺陷中心的单晶金刚石材料，所述体波导为设有斜切角的立方体，所述斜切角形成断面，所述入射光于所述断面射入所述体波导，所述入射光经所述体波导传递后形成出射光，所述入射光在所述体波导的内部进行多次全反射；

反射镜，所述出射光射于所述反射镜后形成反射光，所述反射光返回射入所述断面。

上述激光制冷器，利用含有硅空位缺陷中心的金刚石作为体波导的材料，利用硅空位缺陷中心作为制冷介质，并通过泵浦激光源发射连续激光作为入射光照射金刚石体波导，从而实现激光制冷；通过将含有硅空位缺陷中心的金刚石体波导开设斜切角，利用入射光射入斜切角的断面在金刚石体波导的边界形成全发射，从而形成体波导，束缚了泵浦光，增加了泵浦光与缺陷中心的相互作用距离，同时相比于光学微腔等制冷技术，开设斜切角的金刚石体波导的制作工艺更加简单；通过设置反射镜使出射光重新反射回体波导中，提高了泵浦光的利用效率，从而提升了激光制冷器的制冷效率，并进一步增加了泵浦光与缺陷中心的作用距离，更加适用于实际应用。

在其中一个实施例中，所述斜切角的斜切角度为35°-55°。

在其中一个实施例中，所述泵浦激光源发射的连续激光波长为760nm-800nm。

在其中一个实施例中，所述泵浦激光源为钛宝石激光源。

在其中一个实施例中，所述激光制冷器还包括滤波器，所述滤波器设于所述泵浦激光源与所述体波导之间。

在其中一个实施例中，所述激光制冷器还包括第一光学透镜组，所述第一光学透镜组设于所述滤波器与所述体波导之间。

在其中一个实施例中，所述激光制冷器还包括第二光学透镜组，所述第二光学透镜组设于所述体波导与所述反射镜之间。

在其中一个实施例中，所述激光制冷器还包括第一光纤与第二光纤，所述第一光纤的一端朝向所述泵浦激光源，另一端朝向所述体波导用于传递所述入射光；及所述第二光纤的一端朝向所述体波导，另一端朝向所述反射镜用于传递所述出射光以及所述反射光。

在其中一个实施例中，所述第一光纤与所述第二光纤均为低损耗光纤。

在其中一个实施例中，所述反射镜垂直设置于所述出射光。

一种激光制冷方法，包括如下步骤：

泵浦激光源发射连续激光作为入射光至体波导使所述体波导降温，所述体波导为含有硅空位缺陷中心的单晶金刚石材料，所述体波导为具有斜切角的立方体，所述斜切角形成断面；所述入射光于所述断面射入所述体波导，所述入射光在所述体波导的内部进行多次全反射使所述体波导进一步降温，所述入射光经所述体波导传递后形成出射光；所述出射光射于反射镜后形成反射光，所述反射光返回射入所述断面使所述体波导再次降温。

上述激光制冷方法，利用含有硅空位缺陷中心的金刚石作为体波导的材料，利用硅空位缺陷中心作为制冷介质，并通过泵浦激光源发射连续激光作为入射光照射金刚石体波导，从而实现激光制冷；通过将含有硅空位缺陷中心的金刚石体波导开设斜切角，利用入射光射入斜切角的断面在金刚石体波导的边界形成全发射，从而形成体波动，束缚了泵浦光，增加了泵浦光与缺陷中心的相互作用距离，同时相比于光学微腔等制冷技术，开设斜切角的金刚石体波导的制作工艺更加简单；通过设置反射镜使出射光重新反射回体波导中，提高了泵浦光的利用效率，从而提升了激光制冷器的制冷效率，并进一步增加了泵浦光与缺陷中心的作用距离，更加适用于实际应用。

附图说明

图1为一实施例的激光制冷器的结构示意图；

图2为图1中入射光在体波导的内部进行传输的示意图；

图3为含有硅空位缺陷中心的金刚石材料产生反斯托克斯激光制冷的原理示意图；

图4为入射光在体波导内发生全发射的最大传输距离与入射角θ₁之间关系的示意图。

图中：

1、泵浦激光源；2、入射光；3、滤波器；4、第一光学透镜组；5、第一光纤；6、体波导；7、第二光纤；8、第二光学透镜组；9、出射光；10、反射镜。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，一实施例中的激光制冷器，包括泵浦激光源1、体波导6以及反射镜10。泵浦激光源1发射连续激光作为入射光2。进一步地，泵浦激光源1为钛宝石激光源，由于钛宝石激光源具有能够实现原子态的精细控制，从而本实施例中使用钛宝石激光源能够使得本激光制冷器获得更加精细的激光发射控制。在其他实施例中，泵浦激光源1也可采用其他激光源。

体波导6为含有硅空位缺陷中心的单晶金刚石材料，体波导6为设有斜切角的立方体，斜切角形成断面，入射光2于断面射入体波导6，入射光2经体波导6传递后形成出射光9，入射光2在体波导6的内部进行多次全反射。请参考图2，图2示出了入射光2在体波导6的内部进行传输的示意图。由于单晶金刚石材料具有反射临界角较小、全反射范围较宽、反射光量较大的特点，单晶金刚石中更容易对激光产生全反射效应。可以看出，相比于普通的光传输介质，利用单晶金刚石的优异特性能够延长激光在体波导内的传输距离，提升激光与硅空位缺陷中心的接触时间，从而极大程度地应用泵浦激光源1所发射的连续激光的能量，实现激光制冷器较好的制冷效果。进一步地，单晶金刚石材料为微波等离子体生产的单晶金刚石，具有良好的导热性，在入射光2对体波导6进行制冷作业时，便于体波导6中的热量发散，从而能够提升激光制冷器的制冷效果。由于体波导6为设有斜切角的立方体，其加工过程为对立方体进行角的切除。传统技术中，光学微腔也能够起到利用激光进行制冷的效果。光学微腔的制作工艺通常涉及涂胶、光刻、刻蚀、显影、去残胶等步骤，对制作设备的精度要求极高，在实际应用中的存在成本较高、工艺较为复杂的问题。相比于同样能够实现激光制冷的光学微腔，本实施例中通过对含有硅空位缺陷中心的立方体波导进行斜切角去除，简化了工艺流程，大大降低了加工难度，更加适用于实际应用。

设置反射镜10，使得出射光9射于反射镜10后形成反射光，反射光返回射入断面。反射光返回射入断面后，在体波导6的内部再次进行多全反射，从而进一步地增加了激光在体波导6内的传输距离，使得体波导6内含有的硅空位缺陷中心得到进一步地激发，从而提高泵浦激光的利用效率，提升激光制冷器的制冷效率。

上述激光制冷器，利用含有硅空位缺陷中心的金刚石作为体波导6的材料，利用硅空位缺陷中心作为制冷介质，并通过泵浦激光源1发射连续激光作为入射光照射金刚石体波导6，从而实现激光制冷；通过将含有硅空位缺陷中心的金刚石体波导6开设斜切角，利用入射光2射入斜切角的断面在金刚石体波导6的边界形成全发射，从而形成体波动，束缚了泵浦光，增加了泵浦光与缺陷中心的相互作用距离，同时相比于光学微腔等制冷技术，开设斜切角的金刚石体波导6的制作工艺更加简单；通过设置反射镜10使出射光9重新反射回体波导6中，提高了泵浦光的利用效率，从而提升了激光制冷器的制冷效率，并进一步增加了泵浦光与缺陷中心的作用距离，更加适用于实际应用。

激光制冷于1929年首次提出，之后经过多年的深入研究从理论上证明了激光制冷的可行性。1995年在稀土掺杂的玻璃中首次观察了净的激光制冷。之后通过元素优化以及实验配置优化，激光制冷的制冷效果已经优于传统的基于热电效应的制冷器。相比传统的制冷手段，激光制冷在工作过程中无机械振动、无需磁场电场、全光性、机械设备以及制冷剂参与，是一种非常理想的制冷方案，适用于许多极端条件，如航空航天领域、生物医疗等领域。由于半导体材料特殊的能级结构不受限制，理论上能够达到液氮以下的制冷温度。2013年，首次在硫化镉中观察到了净的激光制冷，室温下能够达到40K的制冷效果。之后在钙钛矿等优异光学性能的材料中都进行了大量的研究。本申请则基于声子辅助上转换荧光制冷原理，利用单晶金刚石的高折射率形成体波导6，使得泵浦激光源1发射的激光在含有硅空位缺陷中心的金刚石材料的体波导6中进行全反射，从而增加激光与含有硅空位的缺陷中心相互作用。体波导6在激光的作用下吸收体波导6中的声子，实现荧光上转换，产生反斯托克斯自发辐射，从而不断地从材料中湮灭声子，降低体波导6本身的能量，则体波导6能够进行降温，从而实现激光制冷的效果。进一步地，请参考图3，图3为含有硅空位缺陷中心的金刚石材料产生反斯托克斯自发辐射的原理示意图，其原理则为利用高能级到低能级之间的能量差值形成自发辐射，从而实现体波导6的温度降低的过程。

在一实施例中，斜切角的斜切角度为35°-55°。斜切角通过将立方体的一个角切掉形成，斜切角为断面和与断面相交的面之间的夹角。进一步地，也可通过将立方体的一个边线切掉形成斜切角。斜切角的斜切角度对激光在体波导内的传输距离呈现相关性。优选地，斜切角的斜切角度为45°。当含有硅空位缺陷中心的金刚石材料体波导6的斜切角为45°时，金刚石体波导6内的光路传播截面为轴对称图形，使得入射光2与出射光9能够近似平行。请参考图4，图4示出了体波导6斜切角为45°时，入射光2在体波导6内发生全反射的最大传输距离与入射角θ₁之间关系的示意图。图4中，θ₁为入射角，θ₂为折射角。从图中可以看出，当体波导6的斜切角为45°时，入射角θ₁的范围于5-7°中，入射光2在体波导6内发生全反射的最大传输距离为最大值，其中入射角θ₁为入射光2与断面法线之间的夹角，折射角θ₂为经断面折射后的入射光与断面发现之间的夹角。

在一实施例中，泵浦激光源1发射的连续激光波长为760nm-800nm。泵浦激光源1发射的连续激光波长会对激光制冷器的制冷效率产生影响。优选地，泵浦激光源1发射的连续激光的波长为780nm，此时泵浦激光源1处于最优的工作状态，更便于具体应用时在实验室中的实验操作。

在一实施例中，激光制冷器还包括滤波器3，滤波器3设于泵浦激光源1与体波导6之间。进一步地，滤波器3与泵浦激光源1所发出的入射光相互垂直。进一步地，滤波器3为窄带通滤波器3，作用为纯化泵浦激光源1所发出的激光，使得进入体波导6之前的入射光2更加符合激发含有硅空位缺陷中心的金刚石材料产生反斯托克斯自发辐射的条件，从而提升激光制冷器的制冷效率。滤波器3同样起到过滤经断面反射的激光重新射向泵浦激光源1的作用，防止经断面反射回的激光干扰泵浦激光源1发射连续激光，从而保护泵浦激光源1。具体地，滤波器3可以为直径1英寸的窄带通滤光器纯化激光，中心波长为780±2nm、半高宽为10±2nm，透射窗口的波数约为20cm^-1。在本实施例中，泵浦激光源1与滤波器3之间为自由光路传输，滤波器3与体波导6之间也为自由光路传输。在其他实施例中，泵浦激光源1与滤波器3之间可为光纤传输或使用其他光学传输介质进行传输，滤波器3与体波导6之间也为可为光纤传输或使用其他光学传输介质进行传输。

在一实施例中，激光制冷器还包括第一光学透镜组4，第一光学透镜组4设于滤波器3与体波导6之间。进一步地，第一光学透镜组4垂直设置于入射光。具体地，第一光学透镜组4与泵浦激光源1发射的激光同轴设置。进一步地，第一光学透镜组4为聚焦透镜组，作用为聚焦并准直泵浦激光源1所发射的激光作为入射光2进入体波导6，缩小泵浦激光源1所发出激光的光束直径，提升激光的光密度，使得进入体波导6内部的激光能够更加精准地传输。进一步地，当入射光2的传递过程中需要使用光纤传递时，通过使用第一光学透镜组4缩小泵浦激光源1所发出激光的光束直径，从而便于激光耦合入光纤中。在本实施例中，滤波器3与第一光学透镜组4之间为自由光路传输。在其他实施例中，滤波器3与第一光学透镜组4之间可为光纤传输或使用其他光学传输介质进行传输。

在一实施例中，激光制冷器还包括第二光学透镜组8，第二光学透镜组8设于体波导6与反射镜10之间。进一步地，第二光学透镜组8垂直设置于反射光。具体地，第二光学透镜组8与出射光9同轴设置。进一步地，第二光学透镜组8为聚焦透镜组，作用为聚焦并准直从体波导6中射出的出射光9，缩小出射光9的光束直径，提升出射光9的光密度，使得照射于反射镜10上的出射光9能够更加精准地传输。进一步地，当反射光的传递过程中需要使用光纤传递时，通过使用第二光学透镜组8缩小出射光9的光束直径，从而出射光9便于耦合入光纤中。在本实施例中，第二光学透镜组8与反射镜10之间为自由光路传输。在其他实施例中，第二光学透镜组8与反射镜10之间也为可为光纤传输或使用其他光学传输介质进行传输。

在一实施例中，激光制冷器还包括第一光纤5与第二光纤7，第一光纤5的一端朝向泵浦激光源1，另一端朝向体波导6用于传递入射光2；及第二光纤7的一端朝向体波导6，另一端朝向反射镜10用于传递出射光9以及反射光。通过使用第一光纤5的另一端朝向体波导6用于传递入射光2，方便调整入射光2与断面之间的夹角。优选地，请参考图4，当斜切角的斜切角度为45°时形成的断面，当入射角θ₁，即第一光纤5与断面之间的夹角θ₁为5°-7°时，入射光2在体波导6内的传输距离为最大值。具体地，第一光纤5与第二光纤7均为低损耗光纤，从而降低光路传输中光纤对激光能量的吸收。

进一步地，第一光纤5与体波导6之间设有第一耦合器，泵浦激光源1发射出的激光经过第一光纤5后进入第一耦合器，之后通过第一耦合器进入自由空间后进入体波导6。第一耦合器作用为将泵浦激光源1发射入第一光纤5的激光从第一光纤5中耦合进入自由空间，尽可能减少激光传输过程中的光能量损失。进一步地，第一光纤5与泵浦激光源1之间也可根据实际需要设置耦合器，从而使泵浦激光源1发射出的激光最大限度地耦合入第一光纤5中。进一步地，可根据体波导内激光的实际需要选择第一耦合器为单模光纤耦合器、多模光纤耦合器、保偏光纤耦合器等。

进一步地，体波导6与第二光纤7之间设有第二耦合器，经过体波导6传递后形成的出射光9进入自由空间后进入第二耦合器，之后经过第二耦合器将出射光9耦合入第二光纤7中。第二耦合器的作用为将经过体波导6内传递后于断面出射的出射光9进行耦合进入第二光纤7，从而尽可能减少反射光传输过程中的光能量损失。进一步地，第二光纤7与反射镜10之间也可根据实际需要设置耦合器，从而使第二光纤7中的激光耦合进入自由空间射向反射镜10，提升光路中的激光利用率。进一步地，也可根据反射光传输的实际需要选择第二耦合器为单模光纤耦合器、多模光纤耦合器、保偏光纤耦合器等。

在一实施例中，反射镜10垂直设置于出射光9。通过将反射镜10与出射光9垂直设置，使得出射光9在反射镜10上垂直反射，反射光与出射光9相互重合，从而反射光原路返回至体波导6内，再次对单晶金刚石内的硅空位缺陷中心进行激发，延长激光的传输距离，提升入射光2的利用率，进一步提升激光制冷器的制冷效果。具体地，反射镜10为直径1/2英寸的平面反射镜，带宽为750nm-1100nm。

本发明还申请保护一种激光制冷方法，包括如下步骤：

S1、泵浦激光源发射连续激光作为入射光至体波导使体波导降温，体波导为含有硅空位缺陷中心的单晶金刚石材料，体波导为具有斜切角的立方体，斜切角形成断面。

具体地，由于单晶金刚石材料具有反射临界角较小、全反射范围较宽、反射光量较大的特点，单晶金刚石中更容易对激光产生全反射效应。进一步地，单晶金刚石材料为微波等离子体生产的单晶金刚石，具有良好的导热性，在入射光对体波导进行制冷作业时，便于体波导中的热量发散，从而能够提升激光制冷器的制冷效果。

S2、入射光于断面射入体波导，入射光在体波导的内部进行多次全反射使体波导进一步降温，入射光经体波导传递后形成出射光。

具体地，相比于普通的光传输介质，利用单晶金刚石的优异特性能够延长激光在体波导内的传输距离，利用入射光在体波导的内部进行多次全反射，提升激光与硅空位缺陷中心的接触时间，从而极大程度地应用泵浦激光所发射的连续激光的能量，实现激光制冷器较好的制冷效果。

S3、出射光射于反射镜后形成反射光，反射光返回射入断面使体波导再次降温。

具体地，设置反射镜，使得出射光射于反射镜后形成反射光，反射光返回射入断面。反射光返回射入断面后，在体波导的内部再次进行多全反射，从而进一步地增加了激光在体波导内的传输距离，使得体波导内含有的硅空位缺陷中心得到进一步地激发，从而提高泵浦激光的利用效率，提升激光制冷器的制冷效率。

上述激光制冷方法，利用含有硅空位缺陷中心的金刚石作为体波导的材料，利用硅空位缺陷中心作为制冷介质，并通过泵浦激光源发射连续激光作为入射光照射金刚石体波导，从而实现激光制冷；通过将含有硅空位缺陷中心的金刚石体波导开设斜切角，利用入射光射入斜切角的断面在金刚石体波导的边界形成全发射，从而形成体波动，束缚了泵浦光，增加了泵浦光与缺陷中心的相互作用距离，同时相比于光学微腔等制冷技术，开设斜切角的金刚石体波导的制作工艺更加简单；通过设置反射镜使出射光重新反射回体波导中，提高了泵浦光的利用效率，从而提升了激光制冷器的制冷效率，并进一步增加了泵浦光与缺陷中心的作用距离，更加适用于实际应用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种激光制冷器，其特征在于，所述激光制冷器包括：

泵浦激光源，所述泵浦激光源发射连续激光作为入射光；

体波导，所述体波导为含有硅空位缺陷中心的单晶金刚石材料，所述体波导为设有斜切角的立方体，所述斜切角的斜切角度为35°-55°,所述斜切角形成断面，所述入射光于所述断面射入所述体波导，所述入射光能在所述体波导的内部进行多次全反射，所述入射光经所述体波导传递后形成出射光；

反射镜，所述反射镜垂直设置于所述出射光，所述出射光射于所述反射镜后形成反射光，所述反射光能返回射入所述断面。

2.根据权利要求1所述的激光制冷器，其特征在于，所述泵浦激光源发射的连续激光波长为760nm-800nm。

3.根据权利要求1所述的激光制冷器，其特征在于，所述泵浦激光源为钛宝石激光源。

4.根据权利要求1所述的激光制冷器，其特征在于，所述激光制冷器还包括滤波器，所述滤波器设于所述泵浦激光源与所述体波导之间。

5.根据权利要求4所述的激光制冷器，其特征在于，所述激光制冷器还包括第一光学透镜组，所述第一光学透镜组设于所述滤波器与所述体波导之间。

6.根据权利要求1所述的激光制冷器，其特征在于，所述激光制冷器还包括第二光学透镜组，所述第二光学透镜组设于所述体波导与所述反射镜之间。

7.根据权利要求1所述的激光制冷器，其特征在于，所述激光制冷器还包括第一光纤与第二光纤，所述第一光纤的一端朝向所述泵浦激光源，另一端朝向所述体波导用于传递所述入射光；及

所述第二光纤的一端朝向所述体波导，另一端朝向所述反射镜用于传递所述出射光以及所述反射光。

8.根据权利要求7所述的激光制冷器，其特征在于，所述第一光纤与所述第二光纤均为低损耗光纤。

9.一种激光制冷方法，其特征在于，包括如下步骤：

泵浦激光源发射连续激光作为入射光至体波导使所述体波导降温，所述体波导为含有硅空位缺陷中心的单晶金刚石材料，所述体波导为具有斜切角的立方体，所述斜切角的斜切角度为35°-55°,所述斜切角形成断面；

所述入射光于所述断面射入所述体波导，所述入射光在所述体波导的内部进行多次全反射使所述体波导进一步降温，所述入射光经所述体波导传递后形成出射光；

反射镜垂直设置于所述出射光，所述出射光射于反射镜后形成反射光，所述反射光返回射入所述断面使所述体波导再次降温。