Leza ya cryogenic ni nini?

Wazo la leza zinazofanya kazi katika halijoto ya chini si jipya: leza ya pili katika historia ilikuwa ya cryogenic. Hapo awali, wazo hilo lilikuwa gumu kufikia utendaji kazi wa halijoto ya kawaida, na shauku ya kazi ya halijoto ya chini ilianza miaka ya 1990 na maendeleo ya leza na vipaza sauti vya nguvu ya juu.

Katika nguvu kubwavyanzo vya leza, athari za joto kama vile upotevu wa upolarization, lenzi ya joto au kupinda kwa fuwele za leza kunaweza kuathiri utendaji wachanzo cha mwangaKupitia upoezaji wa halijoto ya chini, athari nyingi hatari za joto zinaweza kukandamizwa kwa ufanisi, yaani, njia ya kupata joto inahitaji kupozwa hadi 77K au hata 4K. Athari ya kupoeza inajumuisha hasa:

Upitishaji wa sifa wa njia ya kupata huzuiwa sana, hasa kwa sababu njia huru ya wastani ya kamba huongezeka. Matokeo yake, mteremko wa halijoto hupungua sana. Kwa mfano, halijoto inapopunguzwa kutoka 300K hadi 77K, upitishaji wa joto wa fuwele ya YAG huongezeka kwa mara saba.

Mgawo wa uenezaji wa joto pia hupungua kwa kasi. Hii, pamoja na kupungua kwa mteremko wa joto, husababisha athari ya kupungua kwa lenzi ya joto na kwa hivyo uwezekano mdogo wa kupasuka kwa msongo wa mawazo.

Mgawo wa joto-macho pia hupunguzwa, na hivyo kupunguza zaidi athari ya lenzi ya joto.

Ongezeko la sehemu ya unyonyaji wa ioni adimu ya ardhini husababishwa hasa na kupungua kwa upanuzi unaosababishwa na athari ya joto. Kwa hivyo, nguvu ya kueneza hupunguzwa na ongezeko la leza huongezeka. Kwa hivyo, nguvu ya pampu ya kizingiti hupunguzwa, na mapigo mafupi yanaweza kupatikana wakati swichi ya Q inafanya kazi. Kwa kuongeza upitishaji wa kiunganishi cha pato, ufanisi wa mteremko unaweza kuboreshwa, kwa hivyo athari ya upotevu wa kaviti ya vimelea inakuwa chini ya umuhimu.

Idadi ya chembe ya jumla ya kiwango cha chini cha njia ya kuongeza nguvu ya kiwango cha tatu-kwa-nusu hupunguzwa, kwa hivyo nguvu ya kusukuma ya kizingiti hupunguzwa na ufanisi wa nguvu huboreshwa. Kwa mfano, Yb:YAG, ambayo hutoa mwanga kwa 1030nm, inaweza kuonekana kama mfumo wa kiwango cha tatu-kwa-nusu kwenye halijoto ya kawaida, lakini mfumo wa ngazi nne kwa 77K. Er: Vivyo hivyo kwa YAG.

Kulingana na njia ya kupata, nguvu ya baadhi ya michakato ya kuzima itapungua.

Pamoja na mambo yaliyo hapo juu, uendeshaji wa halijoto ya chini unaweza kuboresha sana utendaji wa leza. Hasa, leza za kupoeza zenye halijoto ya chini zinaweza kupata nguvu kubwa sana ya kutoa bila athari za joto, yaani, ubora mzuri wa boriti unaweza kupatikana.

Suala moja la kuzingatia ni kwamba katika fuwele ya leza iliyopozwa, kipimo data cha mwanga unaong'aa na mwanga unaofyonzwa kitapunguzwa, kwa hivyo safu ya urekebishaji wa urefu wa wimbi itakuwa nyembamba, na upana wa mstari na uthabiti wa urefu wa wimbi wa leza iliyosukumwa itakuwa kali zaidi. Hata hivyo, athari hii kwa kawaida huwa nadra.

Upoezaji wa cryogenic kwa kawaida hutumia kipoeza, kama vile nitrojeni kioevu au heliamu kioevu, na ikiwezekana kipoeza huzunguka kupitia bomba lililounganishwa na fuwele ya leza. Kipoeza hujazwa tena kwa wakati au kusindikwa tena katika kitanzi kilichofungwa. Ili kuepuka kuganda, kwa kawaida ni muhimu kuweka fuwele ya leza kwenye chumba cha utupu.

Wazo la fuwele za leza zinazofanya kazi katika halijoto ya chini linaweza pia kutumika kwa vipaza sauti. Safiro ya titani inaweza kutumika kutengeneza kipaza sauti chanya, nguvu ya wastani ya kutoa katika makumi ya wati.

Ingawa vifaa vya kupoeza baridi vinaweza kuwa vigumumifumo ya leza, mifumo ya kawaida ya kupoeza mara nyingi si rahisi sana, na ufanisi wa kupoeza kwa cryogenic huruhusu kupunguza ugumu fulani.