Kriogen lazer nədir

Aşağı temperaturda işləyən lazerlərin konsepsiyası yeni deyil: tarixdə ikinci lazer kriogen idi. Əvvəlcə konsepsiyanın otaq temperaturunda işləməsinə nail olmaq çətin idi və aşağı temperaturda iş üçün həvəs 1990-cı illərdə yüksək güclü lazerlərin və gücləndiricilərin inkişafı ilə başladı.

Yüksək gücdəlazer mənbələri, depolarizasiya itkisi, termal lens və ya lazer kristalının əyilməsi kimi termal təsirlər cihazın performansına təsir edə bilər.işıq mənbəyi. Aşağı temperaturda soyutma vasitəsilə bir çox zərərli termal təsirlər effektiv şəkildə yatırıla bilər, yəni qazanc mühitinin 77K və ya hətta 4K-a qədər soyudulması lazımdır. Soyutma təsiri əsasən aşağıdakıları əhatə edir:

Qazanma mühitinin xarakterik keçiriciliyi, əsasən, ipin orta sərbəst yolu artdığı üçün çox maneə törədir. Nəticədə temperatur gradienti kəskin şəkildə aşağı düşür. Məsələn, temperatur 300K-dan 77K-a endirildikdə YAG kristalının istilik keçiriciliyi yeddi dəfə artır.

İstilik diffuziya əmsalı da kəskin şəkildə azalır. Bu, temperatur qradiyentinin azalması ilə birlikdə termal linza effektinin azalması ilə nəticələnir və buna görə də stressin qırılma ehtimalı azalır.

Termo-optik əmsalı da azaldılır, termal lens effekti daha da azalır.

Nadir torpaq ionunun udulma kəsiyinin artması, əsasən, istilik effektinin yaratdığı genişlənmənin azalması ilə əlaqədardır. Beləliklə, doyma gücü azalır və lazer qazancı artır. Buna görə də, eşik nasosunun gücü azalır və Q açarı işləyərkən daha qısa impulslar əldə edilə bilər. Çıxış birləşdiricisinin keçiriciliyini artırmaqla, yamacın səmərəliliyi yaxşılaşdırıla bilər, buna görə də parazitar boşluq itkisi təsiri daha az əhəmiyyət kəsb edir.

Kvazi-üç səviyyəli qazanc mühitinin ümumi aşağı səviyyəsinin hissəcik sayı azalır, buna görə də eşik nasos gücü azalır və enerji səmərəliliyi yaxşılaşdırılır. Məsələn, 1030nm-də işıq istehsal edən Yb:YAG, otaq temperaturunda kvazi-üç səviyyəli, lakin 77K-da dörd səviyyəli sistem kimi görünə bilər. Er: Eyni şey YAG üçün də keçərlidir.

Qazanc mühitindən asılı olaraq bəzi söndürmə proseslərinin intensivliyi azalacaq.

Yuxarıda göstərilən amillərlə birlikdə aşağı temperaturda işləmə lazerin işini çox yaxşılaşdıra bilər. Xüsusilə, aşağı temperaturlu soyuducu lazerlər istilik effektləri olmadan çox yüksək çıxış gücü əldə edə bilər, yəni yaxşı şüa keyfiyyəti əldə edilə bilər.

Nəzərə alınmalı bir məsələ odur ki, kriosoyudulmuş lazer kristalında şüalanan işığın və udulmuş işığın bant genişliyi azalacaq, buna görə də dalğa uzunluğunun tənzimləmə diapazonu daha dar olacaq və pompalanan lazerin xətti eni və dalğa uzunluğu sabitliyi daha sərt olacaq. . Ancaq bu təsir adətən nadirdir.

Kriogen soyutma adətən maye azot və ya maye helium kimi soyuducudan istifadə edir və ideal halda soyuducu lazer kristalına bərkidilmiş boru vasitəsilə dövr edir. Soyuducu zamanla doldurulur və ya qapalı dövrədə təkrar emal edilir. Qatılaşmamaq üçün adətən lazer kristalını vakuum kamerasına yerləşdirmək lazımdır.

Aşağı temperaturda işləyən lazer kristallarının konsepsiyası gücləndiricilərə də tətbiq edilə bilər. Titan sapfir müsbət rəy gücləndiricisi, onlarla vatt orta çıxış gücü yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Kriogen soyutma cihazları çətinləşdirə bilsə dəlazer sistemləri, daha çox yayılmış soyutma sistemləri çox vaxt daha az sadədir və kriogen soyutmanın səmərəliliyi mürəkkəbliyi müəyyən qədər azaltmağa imkan verir.