X'inhu laser krijoġeniku

Il-kunċett tal-lejżers li joperaw f'temperaturi baxxi mhuwiex ġdid: it-tieni lejżer fl-istorja kien krijoġeniku. Inizjalment, il-kunċett kien diffiċli biex tinkiseb it-tħaddim tat-temperatura tal-kamra, u l-entużjażmu għal xogħol b'temperatura baxxa beda fis-snin 90 bl-iżvilupp ta 'lejżers u amplifikaturi ta' qawwa għolja.

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

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

Il-koeffiċjent tad-diffużjoni termali wkoll jonqos drastikament. Dan, flimkien ma 'tnaqqis fil-gradjent tat-temperatura, jirriżulta f'effett ta' lenti termali mnaqqas u għalhekk probabbiltà mnaqqsa ta' qsim tal-istress.

Il-koeffiċjent termo-ottiku jitnaqqas ukoll, u jkompli jitnaqqas l-effett tal-lenti termali.

Iż-żieda tas-sezzjoni trasversali tal-assorbiment tal-jone tad-dinja rari hija prinċipalment minħabba t-tnaqqis tat-twessigħ ikkawżat minn effett termali. Għalhekk, il-qawwa ta 'saturazzjoni titnaqqas u l-qligħ tal-lejżer jiżdied. Għalhekk, il-qawwa tal-pompa tal-limitu titnaqqas, u impulsi iqsar jistgħu jinkisbu meta l-iswiċċ Q ikun qed jaħdem. Billi tiżdied it-trasmittanza tal-coupler tal-output, l-effiċjenza tal-inklinazzjoni tista 'titjieb, u għalhekk l-effett tat-telf tal-kavità parassitika jsir inqas importanti.

In-numru tal-partiċelli tal-livell baxx totali tal-mezz ta 'gwadann ta' kważi tliet livelli jitnaqqas, 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 ta' tliet livelli f'temperatura tal-kamra, iżda sistema ta 'erba' livelli f'77K. Er: L-istess jgħodd għal YAG.

Skont il-medja tal-qligħ, l-intensità ta 'xi proċessi ta' tkessiħ titnaqqas.

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

Kwistjoni waħda li għandek tikkonsidra hija li fi kristall tal-laser imkessaħ krijo, il-bandwidth tad-dawl irradjat u d-dawl assorbit se jitnaqqsu, għalhekk il-firxa tal-irfinar tal-wavelength se tkun idjaq, u l-wisa 'tal-linja u l-istabbiltà tal-wavelength tal-laser ippumpjat se jkunu aktar stretti . Madankollu, dan l-effett huwa ġeneralment rari.

It-tkessiħ krijoġeniku normalment juża likwidu li jkessaħ, bħal nitroġenu likwidu jew elju likwidu, u idealment ir-refriġerant jiċċirkola permezz ta 'tubu mwaħħal ma' kristall tal-lejżer. Il-likwidu li jkessaħ jimtela fil-ħin jew jiġi riċiklat f'ċirku 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. Żaffir tat-titanju jista 'jintuża biex jagħmel amplifikatur ta' rispons pożittiv, il-qawwa medja tal-ħruġ f'għexieren ta 'watts.

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