Kriogen lazer nima?

Past haroratlarda ishlaydigan lazerlar konsepsiyasi yangilik emas: tarixdagi ikkinchi lazer kriogen edi. Dastlab, bu konsepsiya xona haroratida ishlashga erishish qiyin edi va past haroratda ishlashga bo'lgan ishtiyoq 1990-yillarda yuqori quvvatli lazerlar va kuchaytirgichlarning rivojlanishi bilan boshlandi.

Yuqori quvvatdalazer manbalari, depolarizatsiya yo'qotilishi, termal linzalar yoki lazer kristallarining egilishi kabi termal effektlar uning ishlashiga ta'sir qilishi mumkinyorug'lik manbaiPast haroratli sovutish orqali ko'plab zararli issiqlik effektlarini samarali ravishda bostirish mumkin, ya'ni kuchaytirish muhitini 77K yoki hatto 4K gacha sovutish kerak. Sovutish effekti asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi:

Kuchaytiruvchi muhitning xarakterli o'tkazuvchanligi, asosan, arqonning o'rtacha erkin yo'lining oshishi tufayli sezilarli darajada sekinlashadi. Natijada, harorat gradiyenti keskin pasayadi. Masalan, harorat 300K dan 77K gacha tushirilganda, YAG kristalining issiqlik o'tkazuvchanligi yetti baravar oshadi.

Termal diffuziya koeffitsienti ham keskin pasayadi. Bu, harorat gradiyentining pasayishi bilan birga, termal linzalash effektining pasayishiga va shuning uchun kuchlanish yorilishi ehtimolining pasayishiga olib keladi.

Termo-optik koeffitsient ham kamayadi, bu esa termal linzalar effektini yanada kamaytiradi.

Noyob tuproq ionining yutilish kesimining oshishi asosan issiqlik effekti tufayli kengayishning pasayishi bilan bog'liq. Shuning uchun to'yinganlik kuchi kamayadi va lazerning kuchayishi ortadi. Shuning uchun, pompaning chegaraviy quvvati kamayadi va Q tugmasi ishlayotganda qisqaroq impulslar olinishi mumkin. Chiqish ulagichining o'tkazuvchanligini oshirish orqali qiyalik samaradorligini oshirish mumkin, shuning uchun parazit bo'shliqni yo'qotish effekti ahamiyatsiz bo'lib qoladi.

Kvazi-uch darajali kuchaytirish muhitining umumiy past darajasidagi zarrachalar soni kamayadi, shuning uchun pompalanish chegarasidagi quvvat kamayadi va quvvat samaradorligi yaxshilanadi. Masalan, 1030 nm da yorug'lik ishlab chiqaradigan Yb:YAG xona haroratida kvazi-uch darajali tizim, ammo 77K da to'rt darajali tizim sifatida qaralishi mumkin. Er: Xuddi shu narsa YAG uchun ham amal qiladi.

Kuchaytirish muhitiga qarab, ba'zi söndürme jarayonlarining intensivligi pasayadi.

Yuqoridagi omillar bilan birgalikda, past haroratli ishlash lazerning ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Xususan, past haroratli sovutish lazerlari issiqlik effektlarisiz juda yuqori chiqish quvvatini olishi mumkin, ya'ni yaxshi nur sifatiga erishish mumkin.

E'tiborga olish kerak bo'lgan masalalardan biri shundaki, krio-sovutilgan lazer kristalida nurlanish va yutilgan yorug'likning o'tkazish qobiliyati kamayadi, shuning uchun to'lqin uzunligini sozlash diapazoni torroq bo'ladi va pompalanadigan lazerning chiziq kengligi va to'lqin uzunligi barqarorligi yanada qattiqroq bo'ladi. Biroq, bu ta'sir odatda kam uchraydi.

Kriogen sovutish odatda suyuq azot yoki suyuq geliy kabi sovutgichdan foydalanadi va ideal holda sovutgich lazer kristaliga biriktirilgan naycha orqali aylanadi. Sovutgich o'z vaqtida to'ldiriladi yoki yopiq tsiklda qayta ishlanadi. Qattiqlashuvning oldini olish uchun odatda lazer kristalini vakuum kamerasiga joylashtirish kerak.

Lazer kristallarining past haroratlarda ishlashi konsepsiyasi kuchaytirgichlarga ham qo'llanilishi mumkin. Titan sapfiridan o'rtacha chiqish quvvati o'nlab vatt bo'lgan musbat teskari aloqa kuchaytirgichini yaratish uchun foydalanish mumkin.

Kriogen sovutish moslamalari murakkablashtirishi mumkin bo'lsa-dalazer tizimlari, ko'proq uchraydigan sovutish tizimlari ko'pincha unchalik oddiy emas va kriogen sovutishning samaradorligi murakkablikni biroz kamaytirish imkonini beradi.