X'inhu lejżer krijoġeniku

Il-kunċett ta' lejżers li joperaw f'temperaturi baxxi mhuwiex ġdid: it-tieni lejżer fl-istorja kien krijoġeniku. Inizjalment, il-kunċett kien diffiċli biex jinkiseb tħaddim f'temperatura tal-kamra, u l-entużjażmu għal xogħol f'temperatura baxxa beda fis-snin disgħin bl-iżvilupp ta' lejżers u amplifikaturi ta' qawwa għolja.

F'qawwa għoljasorsi tal-lejżer, effetti termali bħat-telf tad-depolarizzazzjoni, lenti termali jew liwi tal-kristall tal-lejżer jistgħu jaffettwaw il-prestazzjoni tal-sors tad-dawlPermezz tat-tkessiħ f'temperatura baxxa, ħafna effetti termali ta' ħsara jistgħu jiġu mrażżna b'mod effettiv, jiġifieri, il-mezz ta' qligħ jeħtieġ li jitkessaħ għal 77K jew saħansitra 4K. L-effett tat-tkessiħ jinkludi prinċipalment:

Il-konduttività karatteristika tal-mezz ta' qligħ hija inibita ħafna, prinċipalment minħabba li l-mogħdija ħielsa medja tal-ħabel tiżdied. B'riżultat ta' dan, il-gradjent tat-temperatura jonqos drastikament. Pereżempju, meta t-temperatura titbaxxa minn 300K għal 77K, il-konduttività termali tal-kristall YAG tiżdied b'fattur ta' sebgħa.

Il-koeffiċjent tad-diffużjoni termali jonqos ukoll b'mod qawwi. Dan, flimkien ma' tnaqqis fil-gradjent tat-temperatura, jirriżulta f'effett ta' lenti termali mnaqqas u għalhekk probabbiltà mnaqqsa ta' ksur minħabba stress.

Il-koeffiċjent termo-ottiku jitnaqqas ukoll, u b'hekk jitnaqqas aktar l-effett tal-lenti termali.

Iż-żieda fis-sezzjoni trasversali tal-assorbiment tal-jone tad-dinja rari hija prinċipalment dovuta għat-tnaqqis fit-twessigħ ikkawżat mill-effett termali. Għalhekk, il-qawwa tas-saturazzjoni titnaqqas u l-qligħ tal-lejżer jiżdied. Għalhekk, il-qawwa tal-pompa limitu titnaqqas, u jistgħu jinkisbu impulsi iqsar meta s-swiċċ Q ikun qed jaħdem. Biż-żieda tat-trażmittanza tal-akkoppjatur tal-ħruġ, l-effiċjenza tal-inklinazzjoni tista' titjieb, u għalhekk l-effett tat-telf tal-kavità parassitika jsir inqas importanti.

L-għadd ta' partiċelli tal-livell baxx totali tal-mezz ta' qligħ kważi bi tliet livelli jitnaqqas, u għalhekk il-qawwa tal-ippumpjar tal-limitu titnaqqas u l-effiċjenza tal-enerġija titjieb. Pereżempju, Yb:YAG, li jipproduċi dawl f'1030nm, jista' jitqies bħala sistema kważi bi tliet livelli f'temperatura tal-kamra, iżda sistema b'erba' livelli f'77K. Er: L-istess jgħodd għall-YAG.

Skont il-mezz ta' qligħ, l-intensità ta' xi proċessi ta' tifi se titnaqqas.

Flimkien mal-fatturi ta' hawn fuq, it-tħaddim f'temperatura baxxa jista' jtejjeb ħafna l-prestazzjoni tal-lejżer. B'mod partikolari, il-lejżers li jkessħu f'temperatura baxxa jistgħu jiksbu qawwa ta' ħruġ għolja ħafna mingħajr effetti termali, jiġifieri, tista' tinkiseb kwalità tajba tar-raġġ.

Kwistjoni waħda li għandha tiġi kkunsidrata hija li fi kristall tal-lejżer imkessaħ bil-krijoġenu, il-bandwidth tad-dawl irradjat u d-dawl assorbit se jitnaqqsu, għalhekk il-medda tal-irfinar tat-tul tal-mewġa se tkun idjaq, u l-wisa' tal-linja u l-istabbiltà tat-tul tal-mewġa tal-lejżer ippumpjat se jkunu aktar stretti. Madankollu, dan l-effett ġeneralment ikun rari.

It-tkessiħ krijoġeniku ġeneralment juża likwidu li jkessaħ, bħal nitroġenu likwidu jew elju likwidu, u idealment ir-refriġerant jiċċirkola minn ġo tubu mwaħħal ma' kristall tal-lejżer. Il-likwidu li jkessaħ jiġi rifornit fil-ħin jew riċiklat f'ċirkwit magħluq. Sabiex tiġi evitata s-solidifikazzjoni, ġeneralment ikun meħtieġ li l-kristall tal-lejżer jitqiegħed f'kamra tal-vakwu.

Il-kunċett ta' kristalli tal-lejżer li joperaw f'temperaturi baxxi jista' jiġi applikat ukoll għall-amplifikaturi. Iż-żaffir tat-titanju jista' jintuża biex jagħmel amplifikatur b'feedback pożittiv, bil-qawwa medja tal-ħruġ f'għexieren ta' watts.

Għalkemm l-apparati tat-tkessiħ krijoġeniċi jistgħu jikkomplikawsistemi tal-lejżer, sistemi ta' tkessiħ aktar komuni ħafna drabi huma inqas sempliċi, u l-effiċjenza tat-tkessiħ krijoġeniku tippermetti xi tnaqqis fil-kumplessità.