क्रायोजेनिक लेजर के हो

कम तापक्रममा काम गर्ने लेजरहरूको अवधारणा नयाँ होइन: इतिहासमा दोस्रो लेजर क्रायोजेनिक थियो। सुरुमा, अवधारणा कोठाको तापक्रम सञ्चालन गर्न गाह्रो थियो, र कम-तापमान कार्यको लागि उत्साह 1990 मा उच्च-शक्ति लेजरहरू र एम्पलीफायरहरूको विकासको साथ सुरु भयो।

उच्च शक्तिमालेजर स्रोतहरू, थर्मल प्रभावहरू जस्तै विध्रुवीकरण क्षति, थर्मल लेन्स वा लेजर क्रिस्टल झुकाउने कार्यको प्रदर्शनलाई असर गर्न सक्छ।प्रकाश स्रोत। कम तापक्रम कूलिङको माध्यमबाट, धेरै हानिकारक थर्मल प्रभावहरूलाई प्रभावकारी रूपमा दबाउन सकिन्छ, अर्थात्, लाभ मध्यमलाई 77K वा 4K मा चिसो गर्न आवश्यक छ। शीतलन प्रभावले मुख्य रूपमा समावेश गर्दछ:

लाभ माध्यमको विशेषता चालकता धेरै रोकिएको छ, मुख्यतया किनभने डोरीको मतलब मुक्त मार्ग बढेको छ। नतिजाको रूपमा, तापमान ढाँचा नाटकीय रूपमा घट्छ। उदाहरण को लागी, जब तापमान 300K बाट 77K मा कम हुन्छ, YAG क्रिस्टल को थर्मल चालकता सात को एक कारक द्वारा बढ्छ।

थर्मल प्रसार गुणांक पनि तीव्र रूपमा घट्छ। यसले, तापमान ढाँचामा कमीको साथमा, कम थर्मल लेन्सिङ प्रभावमा परिणाम दिन्छ र त्यसैले तनाव फुट्ने सम्भावना कम हुन्छ।

थर्मो-अप्टिकल गुणांक पनि घटाइएको छ, थर्मल लेन्स प्रभावलाई थप घटाउँदै।

दुर्लभ पृथ्वी आयन को अवशोषण क्रस खण्ड को वृद्धि मुख्यतया थर्मल प्रभाव को कारण फराकिलो को कमी को कारण हो। तसर्थ, संतृप्ति शक्ति कम छ र लेजर लाभ बढेको छ। त्यसकारण, थ्रेसहोल्ड पम्प पावर कम हुन्छ, र Q स्विच सञ्चालन हुँदा छोटो पल्सहरू प्राप्त गर्न सकिन्छ। आउटपुट युग्मकको ट्रान्समिटन्स बढाएर, ढलान दक्षता सुधार गर्न सकिन्छ, त्यसैले परजीवी गुहा हानि प्रभाव कम महत्त्वपूर्ण हुन्छ।

अर्ध-तीन-स्तर लाभ मध्यमको कुल निम्न स्तरको कण संख्या घटाइएको छ, त्यसैले थ्रेसहोल्ड पम्पिङ पावर घटाइएको छ र शक्ति दक्षता सुधार गरिएको छ। उदाहरणका लागि, Yb:YAG, जसले 1030nm मा प्रकाश उत्पादन गर्छ, कोठाको तापक्रममा अर्ध-तीन-स्तर प्रणालीको रूपमा देख्न सकिन्छ, तर 77K मा चार-स्तर प्रणालीको रूपमा देख्न सकिन्छ। एर: YAG को लागि पनि यो सत्य हो।

लाभ माध्यममा निर्भर गर्दै, केहि शमन प्रक्रियाहरूको तीव्रता कम हुनेछ।

माथिका कारकहरूसँग मिलाएर, कम तापक्रम सञ्चालनले लेजरको कार्यसम्पादनमा धेरै सुधार गर्न सक्छ। विशेष गरी, कम तापक्रम शीतलन लेजरहरूले थर्मल प्रभावहरू बिना धेरै उच्च उत्पादन शक्ति प्राप्त गर्न सक्छ, त्यो हो, राम्रो बीम गुणस्तर प्राप्त गर्न सकिन्छ।

विचार गर्नुपर्ने एउटा मुद्दा यो हो कि क्रायोकोल्ड लेजर क्रिस्टलमा, विकिरणित प्रकाश र अवशोषित प्रकाशको ब्यान्डविथ घटाइनेछ, त्यसैले तरंगदैर्ध्य ट्युनिङ दायरा साँघुरो हुनेछ, र पम्प गरिएको लेजरको रेखा चौडाइ र तरंग दैर्ध्य स्थिरता थप कडा हुनेछ। । यद्यपि, यो प्रभाव सामान्यतया दुर्लभ छ।

क्रायोजेनिक कूलिंगले सामान्यतया तरल नाइट्रोजन वा तरल हीलियम जस्ता शीतलक प्रयोग गर्दछ, र आदर्श रूपमा रेफ्रिजरेन्ट लेजर क्रिस्टलसँग जोडिएको ट्यूब मार्फत घुम्छ। कूलेन्ट समयमै भरिन्छ वा बन्द लुपमा पुन: प्रयोग गरिन्छ। दृढताबाट बच्नको लागि, सामान्यतया लेजर क्रिस्टललाई भ्याकुम चेम्बरमा राख्न आवश्यक छ।

कम तापक्रममा सञ्चालन हुने लेजर क्रिस्टलको अवधारणालाई एम्पलीफायरहरूमा पनि लागू गर्न सकिन्छ। टाइटेनियम नीलमणिलाई सकारात्मक प्रतिक्रिया एम्पलीफायर बनाउन प्रयोग गर्न सकिन्छ, औसत उत्पादन शक्ति दसौं वाटहरूमा।

यद्यपि क्रायोजेनिक कूलिङ उपकरणहरूले जटिल बनाउन सक्छलेजर प्रणालीहरू, अधिक सामान्य शीतलन प्रणालीहरू प्रायः कम सरल हुन्छन्, र क्रायोजेनिक कूलिङको दक्षताले जटिलतामा केही कमी ल्याउन अनुमति दिन्छ।