Naon laser cryogenic

Konsep laser operasi dina suhu low teu anyar: laser kadua dina sajarah éta cryogenic. Dina awalna, konsép éta hésé pikeun ngahontal operasi suhu kamar, sarta minat pikeun digawé-suhu low dimimitian dina 1990s kalayan ngembangkeun lasers kakuatan tinggi na amplifier.

Dina kakuatan tinggisumber laser, épék termal kayaning leungitna depolarization, lénsa termal atawa bending kristal laser bisa mangaruhan kinerjasumber cahaya. Ngaliwatan cooling hawa low, loba épék termal ngabahayakeun bisa éféktif diteken, nyaeta, medium gain kudu leuwih tiis kana 77K atawa malah 4K. Pangaruh cooling utamana ngawengku:

Konduktivitas karakteristik tina medium gain ieu greatly dipeungpeuk, utamana kusabab mean jalur bébas tina tali ngaronjat. Hasilna, gradién suhu turun nyirorot. Salaku conto, nalika suhu diturunkeun tina 300K ka 77K, konduktivitas termal kristal YAG ningkat ku faktor tujuh.

Koéfisién difusi termal ogé turun nyirorot. Ieu, sareng pangurangan dina gradién suhu, nyababkeun pangaruh lénsa termal anu ngirangan sahingga ngirangan kamungkinan beubeulahan setrés.

Koéfisién thermo-optik ogé diréduksi, salajengna ngurangan éfék lénsa termal.

Paningkatan nyerep bagian melintang ion bumi jarang disababkeun ku panurunan ékspansi anu disababkeun ku pangaruh termal. Ku alatan éta, kakuatan jenuh diréduksi jeung gain laser ngaronjat. Ku alatan éta, kakuatan pompa bangbarung diréduksi, sareng pulsa anu langkung pondok tiasa didapet nalika saklar Q beroperasi. Ku ngaronjatkeun transmitansi tina coupler kaluaran, efisiensi lamping bisa ningkat, jadi pangaruh leungitna rongga parasit jadi kurang pentingna.

Jumlah partikel tina total tingkat low tina kuasi-tilu-tingkat gain sedeng diréduksi, jadi bangbarung kakuatan ngompa diréduksi jeung efisiensi kakuatan ningkat. Contona, Yb:YAG, nu ngahasilkeun cahaya dina 1030nm, bisa ditempo salaku sistem kuasi-tilu-tingkat dina suhu kamar, tapi sistem opat-tingkat dina 77K. Er: Sarua bener keur YAG.

Gumantung kana medium gain, inténsitas sababaraha prosés quenching bakal ngurangan.

Digabungkeun jeung faktor di luhur, operasi suhu low bisa greatly ngaronjatkeun kinerja laser nu. Khususna, laser cooling suhu rendah tiasa nampi kakuatan kaluaran anu luhur pisan tanpa épék termal, nyaéta, kualitas sinar anu saé tiasa didapet.

Hiji masalah anu kedah dipertimbangkeun nyaéta yén dina kristal laser cryocooled, rubakpita cahaya anu dipancarkeun sareng cahaya anu diserep bakal dikirangan, ku kituna rentang tuning panjang gelombang bakal langkung sempit, sareng lebar garis sareng stabilitas panjang gelombang tina laser anu dipompa bakal langkung ketat. . Nanging, pangaruh ieu biasana jarang.

Cooling cryogenic biasana ngagunakeun coolant, kayaning nitrogén cair atawa hélium cair, sarta ideally refrigerant circulates ngaliwatan tube napel kristal laser. Coolant ieu replenished dina waktu atawa didaur ulang dina loop katutup. Pikeun ngahindarkeun solidification, biasana perlu nempatkeun kristal laser dina chamber vakum.

Konsep kristal laser operasi dina suhu low ogé bisa dilarapkeun ka amplifier. Safir titanium bisa dipaké pikeun nyieun amplifier eupan balik positif, kakuatan kaluaran rata-rata dina puluhan watt.

Sanajan alat cooling cryogenic bisa ngahesekeunsistem laser, Sistim cooling leuwih umum anu mindeng kirang basajan, sarta efisiensi cooling cryogenic ngamungkinkeun pikeun sababaraha réduksi dina pajeulitna.