Kriogen lazer nima

Past haroratlarda ishlaydigan lazer tushunchasi yangi emas: tarixdagi ikkinchi lazer kriyojenik edi. Dastlab, kontseptsiya xona haroratida ishlashga erishish qiyin edi va past haroratli ish uchun ishtiyoq 1990-yillarda yuqori quvvatli lazerlar va kuchaytirgichlarni ishlab chiqish bilan boshlandi.

Yuqori quvvatdalazer manbalari, depolarizatsiya yo'qolishi, termal linzalar yoki lazer kristalining egilishi kabi termal effektlar qurilmaning ishlashiga ta'sir qilishi mumkin.yorug'lik manbai. Past haroratli sovutish orqali ko'plab zararli termal effektlarni samarali ravishda bostirish mumkin, ya'ni daromad muhitini 77K yoki hatto 4K ga sovutish kerak. Sovutish effekti asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi:

Qattiqlashuv muhitining xarakterli o'tkazuvchanligi, asosan, arqonning o'rtacha erkin yo'lini oshirganligi sababli katta darajada inhibe qilinadi. Natijada, harorat gradienti keskin pasayadi. Misol uchun, harorat 300K dan 77K gacha tushirilganda, YAG kristalining issiqlik o'tkazuvchanligi etti marta ortadi.

Termal diffuziya koeffitsienti ham keskin kamayadi. Bu harorat gradientining pasayishi bilan birga termal linzalarning ta'sirini kamaytiradi va shuning uchun stressning yorilishi ehtimoli kamayadi.

Termo-optik koeffitsient ham kamayadi, bu termal linzalarning ta'sirini yanada kamaytiradi.

Noyob tuproq ionining yutilish ko'ndalang kesimining ortishi, asosan, termal effekt tufayli kengayishning kamayishi bilan bog'liq. Shu sababli, to'yinganlik kuchi kamayadi va lazerning daromadi ortadi. Shu sababli, pol nasosining quvvati kamayadi va Q kaliti ishlayotganda qisqaroq impulslarni olish mumkin. Chiqish ulash moslamasining o'tkazuvchanligini oshirish orqali nishab samaradorligini oshirish mumkin, shuning uchun parazit bo'shliqni yo'qotish ta'siri kamroq ahamiyatga ega bo'ladi.

Kvazi-uch darajali daromadli muhitning umumiy past darajasining zarracha soni kamayadi, shuning uchun pol nasos quvvati kamayadi va quvvat samaradorligi yaxshilanadi. Misol uchun, 1030 nm yorug'lik chiqaradigan Yb: YAG, xona haroratida kvazi-uch darajali tizim sifatida ko'rish mumkin, lekin 77K da to'rt darajali tizim. Er: Xuddi shu narsa YAG uchun ham amal qiladi.

Qattiqlashuv muhitiga qarab, ba'zi söndürme jarayonlarining intensivligi kamayadi.

Yuqoridagi omillar bilan birgalikda past haroratli operatsiya lazerning ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilaydi. Xususan, past haroratli sovutish lazerlari termal effektlarsiz juda yuqori chiqish quvvatiga ega bo'lishi mumkin, ya'ni yaxshi nur sifatini olish mumkin.

Ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan masalalardan biri shundaki, kriyosovutilgan lazer kristalida nurlangan yorug'lik va so'rilgan yorug'likning tarmoqli kengligi 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 sovutish moddasidan foydalanadi va ideal holda sovutgich lazer kristaliga biriktirilgan naycha orqali aylanadi. Sovutgich o'z vaqtida to'ldiriladi yoki yopiq pastadirda qayta ishlanadi. Qattiqlashuvning oldini olish uchun odatda lazer kristalini vakuum kamerasiga joylashtirish kerak.

Past haroratlarda ishlaydigan lazer kristallari tushunchasi kuchaytirgichlarga ham qo'llanilishi mumkin. Titan safirdan ijobiy qayta aloqa kuchaytirgichi, o'nlab vattlarda o'rtacha chiqish quvvati qilish uchun ishlatilishi mumkin.

Kriogen sovutish moslamalari murakkablashishi mumkin bo'lsa-dalazer tizimlari, keng tarqalgan sovutish tizimlari ko'pincha kamroq oddiy va kriyojenik sovutish samaradorligi murakkablikni biroz kamaytirishga imkon beradi.