Криогендик лазер деген эмне

Төмөн температурада иштеген лазердин концепциясы жаңы эмес: тарыхтагы экинчи лазер криогендүү болгон. Башында, концепция бөлмө температурасында иштөөгө жетишүү кыйын болгон жана төмөнкү температурада иштөөгө болгон шыктануу 1990-жылдары жогорку кубаттуулуктагы лазерлерди жана күчөткүчтөрдү иштеп чыгуу менен башталган.

Жогорку күчтөлазер булактары, деполяризацияны жоготуу, термикалык линза же лазердик кристаллдын ийилиши сыяктуу жылуулук эффекттерижарык булагы. Төмөн температурада муздатуу аркылуу көптөгөн зыяндуу термикалык эффекттерди эффективдүү түрдө басууга болот, башкача айтканда, пайда чөйрөсүн 77К же 4К чейин муздатуу керек. муздатуу таасири негизинен камтыйт:

Пайдалуу чөйрөнүн мүнөздүү өткөргүчтүгү, негизинен, аркандын орточо эркин жолу көбөйгөндүктөн, абдан тоскоол болот. Натыйжада, температуранын градиенти кескин төмөндөйт. Мисалы, температураны 300Кдан 77Кга түшүргөндө, YAG кристаллынын жылуулук өткөрүмдүүлүгү жети эсеге жогорулайт.

Термикалык диффузия коэффициенти да кескин төмөндөйт. Бул температура градиентинин төмөндөшү менен бирге жылуулук линзалоо эффектинин төмөндөшүнө алып келет, демек, стресстин жарылуу ыктымалдыгын азайтат.

Термо-оптикалык коэффициент дагы кыскарып, жылуулук линзанын эффектин андан ары азайтат.

Сейрек кездешүүчү жер иондорунун сиңирүү кесилишинин көбөйүшү, негизинен, термикалык эффект менен шартталган кеңейүүнүн азайышы менен шартталган. Демек, каныктыруу күчү азаят жана лазер пайда көбөйөт. Демек, босого насостун кубаттуулугу азайып, Q алмаштыргыч иштеп турганда кыска импульстарды алууга болот. Чыгаруучу кошкучтун өткөрүмдүүлүгүн жогорулатуу менен жантайыңкы эффективдүүлүгүн жогорулатууга болот, ошондуктан мите көңдөй жоготуу эффектиси анча маанилүү болбой калат.

Квази-үч деңгээлдүү кирешелүү чөйрөнүн жалпы төмөнкү деңгээлинин бөлүкчөлөрүнүн саны азаят, ошондуктан босого насостук кубаттуулугу азаят жана энергиянын эффективдүүлүгү жакшырат. Мисалы, 1030нм жарыкты чыгарган Yb:YAG бөлмө температурасында квази-үч деңгээлдүү система, бирок 77Кда төрт деңгээлдүү система катары каралышы мүмкүн. Эр: Ошол эле ЖАГга да тиешелүү.

Пайдалуу чөйрөгө жараша кээ бир өчүрүү процесстеринин интенсивдүүлүгү төмөндөйт.

Жогорудагы факторлор менен бирге, төмөн температурада иштөө лазердин иштешин бир топ жакшыртат. Атап айтканда, төмөнкү температурадагы муздатуу лазерлери жылуулук эффектилери жок өтө жогорку кубаттуулукту ала алат, башкача айтканда, нурдун жакшы сапатын алууга болот.

Көңүл бура турган бир маселе, крио муздатылган лазердик кристаллда нурлануучу жарыктын өткөрүү жөндөмдүүлүгү жана сиңирилүүчү жарык азаят, ошондуктан толкун узундугун тууралоо диапазону тарыраак болот, ал эми насостолгон лазердин сызыгынын туурасы жана толкун узундугунун туруктуулугу катуураак болот. . Бирок, бул таасир, адатта, сейрек кездешет.

Криогендик муздатуу адатта суюк азот же суюк гелий сыяктуу муздаткычты колдонот жана идеалдуу түрдө муздаткыч лазердик кристаллга бекитилген түтүк аркылуу айланат. Муздаткыч өз убагында толукталат же жабык циклде кайра иштетилет. Катуудан качуу үчүн, адатта, лазердик кристаллды вакуумдук камерага салуу керек.

Төмөнкү температурада иштеген лазердик кристаллдардын түшүнүгү күчөткүчтөр үчүн да колдонулушу мүмкүн. Титан сапфир оң пикир күчөткүч, ондогон ватт орточо чыгаруу күчү үчүн колдонулушу мүмкүн.

криогендик муздатуу аппараттар татаалдаштыра алат далазер системалары, көбүрөөк таралган муздатуу системалары көбүнчө анча жөнөкөй эмес жана криогендик муздатуу натыйжалуулугу татаалдыгын бир аз кыскартууга мүмкүндүк берет.