Ano ang isang cryogen laser

Ang konsepto ng mga laser na nagpapatakbo sa mababang temperatura ay hindi bago: ang pangalawang laser sa kasaysayan ay cryogenic. Sa una, ang konsepto ay mahirap makamit ang operasyon ng temperatura ng silid, at ang sigasig para sa mababang temperatura na trabaho ay nagsimula noong 1990s kasama ang pagbuo ng mga high-power lasers at amplifier.

Sa mataas na kapangyarihanMga mapagkukunan ng laser, ang mga thermal effects tulad ng pagkawala ng depolarization, thermal lens o laser crystal bending ay maaaring makaapekto sa pagganap ngilaw na mapagkukunan. Sa pamamagitan ng mababang paglamig ng temperatura, maraming mga nakakapinsalang thermal effects ay maaaring epektibong mapigilan, iyon ay, ang gain medium ay kailangang palamig sa 77K o kahit 4K. Ang epekto ng paglamig higit sa lahat ay may kasamang:

Ang katangian ng conductivity ng gain medium ay lubos na napigilan, higit sa lahat dahil ang ibig sabihin ng libreng landas ng lubid ay nadagdagan. Bilang isang resulta, ang temperatura gradient ay bumaba nang husto. Halimbawa, kapag ang temperatura ay ibinaba mula 300K hanggang 77K, ang thermal conductivity ng pagtaas ng kristal ng YAG sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng pitong.

Ang koepisyent ng thermal diffusion ay bumababa din nang masakit. Ito, kasama ang isang pagbawas sa gradient ng temperatura, ay nagreresulta sa isang nabawasan na thermal lensing effect at samakatuwid ay isang nabawasan na posibilidad ng pagkalagot ng stress.

Ang thermo-optical coefficient ay nabawasan din, karagdagang pagbabawas ng thermal lens na epekto.

Ang pagtaas ng seksyon ng pagsipsip ng seksyon ng bihirang ion ng lupa ay higit sa lahat dahil sa pagbaba ng pagpapalawak na sanhi ng thermal effect. Samakatuwid, ang lakas ng saturation ay nabawasan at ang pagtaas ng laser ay nadagdagan. Samakatuwid, ang lakas ng bomba ng threshold ay nabawasan, at ang mas maiikling pulso ay maaaring makuha kapag ang switch ng Q ay tumatakbo. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng pagpapadala ng output coupler, ang kahusayan ng slope ay maaaring mapabuti, kaya ang epekto ng pagkawala ng parasitiko ay nagiging hindi gaanong mahalaga.

Ang bilang ng maliit na butil ng kabuuang mababang antas ng quasi-three-level gain medium ay nabawasan, kaya nabawasan ang lakas ng pumping ng threshold at ang kahusayan ng kapangyarihan ay napabuti. Halimbawa, ang YB: Ang YAG, na gumagawa ng ilaw sa 1030nm, ay makikita bilang isang sistema ng quasi-three-level sa temperatura ng silid, ngunit isang apat na antas ng sistema sa 77K. ER: Ang parehong ay totoo para sa yag.

Depende sa pakinabang medium, ang intensity ng ilang mga proseso ng pagsusubo ay mababawasan.

Pinagsama sa mga kadahilanan sa itaas, ang mababang operasyon ng temperatura ay maaaring mapabuti ang pagganap ng laser. Sa partikular, ang mga mababang temperatura ng paglamig ng temperatura ay maaaring makakuha ng napakataas na lakas ng output nang walang mga thermal effects, iyon ay, ang mahusay na kalidad ng beam ay maaaring makuha.

Ang isang isyu na dapat isaalang -alang ay na sa isang cryocooled laser crystal, ang bandwidth ng radiated light at ang hinihigop na ilaw ay mababawasan, kaya ang saklaw ng haba ng haba ng haba ay magiging mas makitid, at ang lapad ng linya at haba ng haba ng haba ng pumped laser ay magiging mas mahigpit. Gayunpaman, ang epekto na ito ay karaniwang bihirang.

Ang cryogenic cooling ay karaniwang gumagamit ng isang coolant, tulad ng likidong nitrogen o likidong helium, at perpektong ang nagpapalamig ay nagpapalipat -lipat sa pamamagitan ng isang tubo na nakakabit sa isang kristal na laser. Ang coolant ay na -replenished sa oras o na -recycle sa isang saradong loop. Upang maiwasan ang solidification, karaniwang kinakailangan upang ilagay ang laser crystal sa isang vacuum chamber.

Ang konsepto ng mga kristal ng laser na nagpapatakbo sa mababang temperatura ay maaari ring mailapat sa mga amplifier. Maaaring magamit ang Titanium Sapphire upang makagawa ng positibong feedback amplifier, ang average na output power sa sampu -sampung watts.

Kahit na ang mga cryogen na aparato sa paglamig ay maaaring kumplikadoLaser Systems, mas karaniwang mga sistema ng paglamig ay madalas na hindi gaanong simple, at ang kahusayan ng cryogenic na paglamig ay nagbibigay -daan para sa ilang pagbawas sa pagiging kumplikado.