Kriogen lazer nədir

Lazerlərin aşağı temperaturda işləməsi konsepsiyası yeni deyil: tarixdəki ikinci lazer kriogen idi. Əvvəlcə bu konsepsiyanı otaq temperaturunda işləməyə nail olmaq çətin idi və aşağı temperaturda işləməyə həvəs 1990-cı illərdə yüksək güclü lazerlərin və gücləndiricilərin inkişafı ilə başladı.

Yüksək gücdəlazer mənbələri, depolarizasiya itkisi, termal linza və ya lazer kristal əyilməsi kimi istilik effektləri performansa təsir göstərə bilərişıq mənbəyiAşağı temperaturlu soyutma yolu ilə bir çox zərərli istilik effektləri effektiv şəkildə yatırıla bilər, yəni gücləndirici mühitin 77K və ya hətta 4K-a qədər soyudulması lazımdır. Soyutma effekti əsasən aşağıdakıları əhatə edir:

Qazanc mühitinin xarakterik keçiriciliyi, əsasən, ipin orta sərbəst yolu artdığı üçün əhəmiyyətli dərəcədə inhibə olunur. Nəticədə, temperatur qradiyenti kəskin şəkildə aşağı düşür. Məsələn, temperatur 300K-dən 77K-ə endirildikdə, YAG kristalının istilik keçiriciliyi yeddi dəfə artır.

İstilik diffuziya əmsalı da kəskin şəkildə azalır. Bu, temperatur qradiyentinin azalması ilə birlikdə istilik linzalarının təsirinin azalmasına və buna görə də gərginlik yırtılması ehtimalının azalmasına səbəb olur.

Termo-optik əmsal da azalır və bu da termal linza effektini daha da azaldır.

Nadir torpaq ionunun udma kəsişməsinin artması əsasən istilik effektinin yaratdığı genişlənmənin azalması ilə əlaqədardır. Buna görə də, 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 muftasının keçiriciliyini artırmaqla, yamac səmərəliliyi yaxşılaşdırıla bilər, beləliklə, parazit boşluq itkisi effekti daha az əhəmiyyət kəsb edir.

Kvazi-üç səviyyəli qazanc mühitinin ümumi aşağı səviyyəsinin hissəcik sayı azalır, beləliklə, eşik nasos gücü azalır və enerji səmərəliliyi artır. Məsələn, 1030 nm-də işıq istehsal edən Yb:YAG otaq temperaturunda kvazi-üç səviyyəli sistem, 77K-də isə dörd səviyyəli sistem kimi qəbul edilə 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 xeyli yaxşılaşdıra bilər. Xüsusilə, aşağı temperaturlu soyutma lazerləri istilik effektləri olmadan çox yüksək çıxış gücü əldə edə bilər, yəni yaxşı şüa keyfiyyəti əldə edilə bilər.

Nəzərə alınmalı məsələlərdən biri də kriosoyudulmuş lazer kristalında şüalanan işığın və udulmuş işığın bant genişliyinin azalmasıdır, buna görə də dalğa uzunluğu tənzimləmə diapazonu daha dar olacaq və pompalanan lazerin xətt eni və dalğa uzunluğu sabitliyi daha sərt olacaq. Lakin bu təsir adətən nadir hallarda baş verir.

Kriogen soyutma adətən maye azot və ya maye helium kimi soyuducu maddədən istifadə edir və ideal olaraq soyuducu lazer kristalına bərkidilmiş boru vasitəsilə dövr edir. Soyuducu vaxtında doldurulur və ya qapalı dövrədə təkrar emal olunur. Bərkləşmənin qarşısını almaq üçün lazer kristalını vakuum kamerasına yerləşdirmək lazımdır.

Lazer kristallarının aşağı temperaturda işləməsi konsepsiyası gücləndiricilərə də tətbiq oluna bilər. Titan sapfirdən müsbət əks əlaqə gücləndiricisi hazırlamaq üçün istifadə etmək olar, orta çıxış gücü onlarla vattdır.

Kriogen soyutma cihazları çətinləşdirə bilərlazer sistemləri, daha çox yayılmış soyutma sistemləri çox vaxt daha az sadə olur və kriogen soyutmanın səmərəliliyi mürəkkəbliyin müəyyən dərəcədə azalmasına imkan verir.