Naon ari laser kriogenik

Konsép laser anu beroperasi dina suhu anu handap sanés hal anu énggal: laser kadua dina sajarah nyaéta kriogenik. Mimitina, konsép ieu hésé dihontal dina operasi suhu kamar, sareng antusiasme pikeun padamelan suhu anu handap dimimitian dina taun 1990-an kalayan kamekaran laser sareng amplifier kakuatan tinggi.

Dina kakuatan anu luhursumber laser, pangaruh termal sapertos leungitna depolarisasi, lenturan lénsa termal atanapi kristal laser tiasa mangaruhan kinerjasumber cahayaNgaliwatan pendinginan suhu handap, seueur pangaruh termal anu ngabahayakeun tiasa dikirangan sacara efektif, nyaéta, média gain kedah didinginkan dugi ka 77K atanapi bahkan 4K. Pangaruh pendinginan utamina kalebet:

Konduktivitas karakteristik média gain dihambat pisan, utamina kusabab jalur bébas rata-rata tali ningkat. Hasilna, gradien suhu turun sacara dramatis. Salaku conto, nalika suhu diturunkeun tina 300K ka 77K, konduktivitas termal kristal YAG ningkat ku faktor tujuh.

Koéfisién difusi termal ogé turun drastis. Ieu, bareng jeung panurunan gradién suhu, ngahasilkeun pangaruh lénsa termal anu turun sahingga kamungkinan ruptur setrés anu turun.

Koéfisién termo-optik ogé ngirang, anu salajengna ngirangan éfék lénsa termal.

Kanaékan penampang panyerepan ion logam mulia utamina disababkeun ku panurunan pelebaran anu disababkeun ku pangaruh termal. Ku alatan éta, kakuatan saturasi ngurangan sareng gain laser ningkat. Ku alatan éta, kakuatan pompa ambang ngurangan, sareng pulsa anu langkung pondok tiasa didapet nalika saklar Q beroperasi. Ku cara ningkatkeun transmitansi coupler kaluaran, efisiensi lamping tiasa ningkat, janten pangaruh leungitna rongga parasit janten kirang penting.

Jumlah partikel tina total tingkat handap tina média gain kuasi-tilu tingkat dikirangan, janten daya pompa ambang dikirangan sareng efisiensi daya ningkat. Salaku conto, Yb:YAG, anu ngahasilkeun cahaya dina 1030nm, tiasa ditingali salaku sistem kuasi-tilu tingkat dina suhu kamar, tapi sistem opat tingkat dina 77K. Er: Hal anu sami leres pikeun YAG.

Gumantung kana média gain, inténsitas sababaraha prosés quenching bakal dikirangan.

Digabungkeun sareng faktor-faktor di luhur, operasi suhu handap tiasa ningkatkeun kinerja laser sacara signifikan. Khususna, laser pendingin suhu handap tiasa kéngingkeun daya kaluaran anu luhur pisan tanpa pangaruh termal, nyaéta, kualitas sinar anu saé tiasa didapet.

Hiji masalah anu kedah dipertimbangkeun nyaéta dina kristal laser anu didinginkan, bandwidth cahaya anu diradiasi sareng cahaya anu diserep bakal dikirangan, janten rentang tuning panjang gelombang bakal langkung heureut, sareng lébar garis sareng stabilitas panjang gelombang laser anu dipompa bakal langkung ketat. Nanging, pangaruh ieu biasana jarang.

Pendinginan kriogenik biasana nganggo cairan pendingin, sapertos nitrogén cair atanapi hélium cair, sareng idéalna refrigeran ngiderkeun ngaliwatan tabung anu napel kana kristal laser. Cairan pendingin dieusi deui dina waktosna atanapi didaur ulang dina loop anu katutup. Pikeun nyingkahan padésan, biasana kristal laser kedah disimpen dina ruang vakum.

Konsép kristal laser anu beroperasi dina suhu anu handap ogé tiasa diterapkeun kana amplifier. Titanium safir tiasa dianggo pikeun ngadamel amplifier eupan balik positif, daya kaluaran rata-rata dina puluhan watt.

Sanaos alat pendingin kriogenik tiasa nganyenyerikeunsistem laser, sistem pendingin anu langkung umum sering kirang saderhana, sareng efisiensi pendinginan kriogenik ngamungkinkeun sababaraha pangurangan dina kompleksitas.