Je, ni laser ya cryogenic

Dhana ya lasers inayofanya kazi kwa joto la chini sio mpya: laser ya pili katika historia ilikuwa cryogenic. Hapo awali, dhana hiyo ilikuwa ngumu kufikia operesheni ya joto la chumba, na shauku ya kazi ya joto la chini ilianza miaka ya 1990 na maendeleo ya lasers ya juu na amplifiers.

Katika nguvu ya juuvyanzo vya laser, athari za joto kama vile upotezaji wa uharibifu, lenzi ya joto au kupinda kwa kioo cha laser kunaweza kuathiri utendakazi wachanzo cha mwanga. Kupitia upoaji wa halijoto ya chini, athari nyingi za joto zinaweza kukandamizwa kwa ufanisi, yaani, njia ya kupata mapato inahitaji kupozwa hadi 77K au hata 4K. Athari ya baridi ni pamoja na:

Conductivity ya tabia ya kati ya faida imezuiwa sana, hasa kwa sababu njia ya maana ya bure ya kamba imeongezeka. Matokeo yake, gradient ya joto hupungua kwa kasi. Kwa mfano, joto linapopunguzwa kutoka 300K hadi 77K, conductivity ya mafuta ya kioo ya YAG huongezeka kwa sababu ya saba.

Mgawo wa kueneza kwa joto pia hupungua kwa kasi. Hii, pamoja na kupunguzwa kwa kiwango cha joto, husababisha kupungua kwa athari ya lensi ya joto na hivyo kupunguza uwezekano wa kupasuka kwa dhiki.

Mgawo wa thermo-optical pia hupunguzwa, kupunguza zaidi athari ya lens ya joto.

Ongezeko la sehemu ya msalaba ya ufyonzwaji wa ioni adimu ya dunia ni hasa kutokana na kupungua kwa upanuzi unaosababishwa na athari ya joto. Kwa hiyo, nguvu ya kueneza imepunguzwa na faida ya laser imeongezeka. Kwa hiyo, nguvu ya pampu ya kizingiti imepunguzwa, na mapigo mafupi yanaweza kupatikana wakati kubadili Q inafanya kazi. Kwa kuongeza upitishaji wa coupler ya pato, ufanisi wa mteremko unaweza kuboreshwa, hivyo athari ya kupoteza cavity ya vimelea inakuwa chini ya muhimu.

Nambari ya chembe ya jumla ya kiwango cha chini cha kati ya faida ya kiwango cha nusu-tatu imepunguzwa, hivyo nguvu ya kusukuma kizingiti hupunguzwa na ufanisi wa nguvu unaboreshwa. Kwa mfano, Yb:YAG, ambayo hutoa mwanga kwa 1030nm, inaweza kuonekana kama mfumo wa kiwango cha tatu kwenye joto la kawaida, lakini mfumo wa ngazi nne wa 77K. Er: Ndivyo ilivyo kwa YAG.

Kulingana na kati ya faida, nguvu ya michakato fulani ya kuzima itapunguzwa.

Pamoja na mambo yaliyo hapo juu, uendeshaji wa joto la chini unaweza kuboresha sana utendaji wa laser. Hasa, lasers za baridi za joto la chini zinaweza kupata nguvu ya juu sana ya pato bila madhara ya joto, yaani, ubora mzuri wa boriti unaweza kupatikana.

Suala moja la kuzingatia ni kwamba katika kioo cha leza kilichopozwa, kipimo data cha mwanga unaoangaziwa na mwanga unaofyonzwa kitapunguzwa, kwa hivyo safu ya kurekebisha urefu wa mawimbi itakuwa nyembamba, na upana wa mstari na uthabiti wa wimbi la leza inayosukumwa itakuwa ngumu zaidi. . Hata hivyo, athari hii ni kawaida nadra.

Upoezaji wa cryogenic kwa kawaida hutumia kipozezi, kama vile nitrojeni kioevu au heliamu ya kioevu, na kwa hakika jokofu huzunguka kupitia mirija iliyounganishwa kwenye kioo cha leza. Kipozezi hujazwa tena kwa wakati au kuchakatwa tena kwa kitanzi kilichofungwa. Ili kuepuka kuimarisha, kwa kawaida ni muhimu kuweka kioo cha laser kwenye chumba cha utupu.

Dhana ya fuwele za laser zinazofanya kazi kwa joto la chini pia zinaweza kutumika kwa amplifiers. Sapphire ya titani inaweza kutumika kutengeneza amplifier ya maoni chanya, nguvu ya wastani ya kutoa katika makumi ya wati.

Ingawa vifaa vya baridi vya cryogenic vinaweza kuwa ngumumifumo ya laser, mifumo ya baridi ya kawaida mara nyingi sio rahisi, na ufanisi wa baridi ya cryogenic inaruhusu kupunguza baadhi ya utata.