Cryogenic lazer nədir

Aşağı temperaturda işləyən lazerlərin anlayışı yeni deyil: tarixdəki ikinci lazer kriogenik idi. Əvvəlcə konsepsiya otaq temperaturu işinə nail olmaq çətindi və aşağı temperaturlu işlərə coşğu 1990-cı illərdə yüksək güclü lazerlərin və gücləndiricilərin inkişafı ilə başladı.

Yüksək gücdəlazer mənbələri, depolarizasiya itkisi, termal linzalar və ya lazer kristal əyilmə kimi istilik effektləri performansına təsir edə bilərişıq mənbəyi. Aşağı temperaturun soyuması ilə bir çox zərərli istilik effekti effektiv şəkildə yatırıla bilər, yəni qazanc mühitinin 77k və ya hətta 4k-ə qədər soyudulması lazımdır. Soyutma effekti əsasən daxildir:

Qazanc mühitinin xarakterik keçiriciliyi, əsasən, ipin pulsuz yolu artdığı üçün çox maneə törədilir. Nəticədə temperatur gradient kəskin şəkildə düşür. Məsələn, temperatur 300k-dən 77k-ə qədər endirildikdə YAG kristalının istilik keçiriciliyi yeddi amil artır.

Termal diffuziya əmsalı da kəskin azalır. Bu, temperatur gradientinin azalması ilə birlikdə, azaldılmış istilik lizinqi effekti ilə nəticələnir və buna görə də stress yırtığı ehtimalı azalmışdır.

Termo-optik əmsalı da azaldılır, istilik lens effektini daha da azaldır.

Nadir Yer İonunun udma xaç hissəsinin artması əsasən istilik effekti səbəb olduğu genişlənmənin azalması ilə əlaqədardır. Buna görə doyma gücü azalır və lazer qazancı artır. Buna görə, eşik nasos gücü azalır və Q keçidinin işlədiyi zaman qısa paxlalı əldə edilə bilər. Çıxış bağlayıcısının ötürülməsini artırmaqla, yamacın səmərəliliyi yaxşılaşdırıla bilər, buna görə parazitar boşluq itkisi effekti daha az əhəmiyyət kəsb edir.

Quasi-üç səviyyəli qazanc mühitinin ümumi aşağı səviyyəsinin aşağı səviyyəsinin hissəciyi azaldılır, buna görə eşik nasos gücü azalır və güc səmərəliliyi yaxşılaşdırılır. Məsələn, YB: 1030NM-də işıq istehsal edən YAG, otaq temperaturunda kvazi-üç səviyyəli bir sistem olaraq görülə bilər, lakin 77k-də dörd səviyyəli bir sistem olaraq görülə bilər. ER: YAG üçün də eynidir.

Qazanc mühitindən asılı olaraq bəzi söndürmə proseslərinin intensivliyi azalacaq.

Yuxarıda göstərilən amillərlə birlikdə, aşağı temperatur istismarı lazerin performansını çox yaxşılaşdıra bilər. Xüsusilə, aşağı temperaturun soyuducu lazerlər istilik effektləri olmadan çox yüksək çıxış gücünü əldə edə bilər, yəni yaxşı şüa keyfiyyəti əldə edilə bilər.

Hesab ediləcək bir məsələ, bir cryocooled lazer kristalında, radiasiya edilmiş işığın və udulmuş işığın bant genişliyi azalacaq, buna görə dalğa uzunluğu tənzimləmə diapazonu daha da sərt olacaqdır. Ancaq bu təsir ümumiyyətlə nadirdir.

Cryogenic soyutma ümumiyyətlə maye azot və ya maye helium kimi bir soyuducudan istifadə edir və ideal olaraq soyuducu bir lazer kristalına qoşulmuş bir boru vasitəsilə dolaşır. Coolant vaxtında doldurulur və ya qapalı bir döngədə təkrar istifadə olunur. Möhkəmləşdirməmək üçün, ümumiyyətlə, lazer kristalını vakuum kamerasında yerləşdirmək lazımdır.

Aşağı temperaturda fəaliyyət göstərən lazer kristallarının anlayışı gücləndiricilərə də tətbiq edilə bilər. Titan Sapphire, müsbət rəy gücləndirmək üçün istifadə edilə bilər, onlarla vatda orta çıxış gücü.

Kriogen soyutma cihazları çətinləşə bilsə dəlazer sistemləri, daha çox ümumi soyutma sistemləri çox vaxt daha az sadədir və kriogen soyutmanın səmərəliliyi mürəkkəbliyin azaldılmasına imkan verir.