რა არის კრიოგენული ლაზერი

დაბალ ტემპერატურაზე მოქმედი ლაზერების კონცეფცია ახალი არ არის: ისტორიაში მეორე ლაზერი კრიოგენული იყო. თავდაპირველად, კონცეფცია რთული იყო ოთახის ტემპერატურის ოპერაციის მიღწევა, ხოლო დაბალი ტემპერატურის მუშაობისთვის ენთუზიაზმი დაიწყო 90-იან წლებში მაღალი სიმძლავრის ლაზერების და გამაძლიერებლების განვითარებით.

მაღალი ძალითლაზერული წყაროები, თერმული ეფექტები, როგორიცაა დეპოლარიზაციის დაქვეითება, თერმული ობიექტივი ან ლაზერული ბროლის მომატება, შეიძლება გავლენა იქონიოს შესრულებაზესინათლის წყარო. დაბალი ტემპერატურის გაგრილების გზით, მრავალი მავნე თერმული ეფექტები შეიძლება ეფექტურად ჩახშობდეს, ანუ მოგების საშუალო გაცივება საჭიროა 77 კგ ან თუნდაც 4K- მდე. გამაგრილებელი ეფექტი ძირითადად მოიცავს:

მოგების საშუალო დამახასიათებელი გამტარობა მნიშვნელოვნად შეფერხებულია, ძირითადად იმიტომ, რომ იზრდება თოკის საშუალო თავისუფალი გზა. შედეგად, ტემპერატურის გრადიენტი მკვეთრად იკლებს. მაგალითად, როდესაც ტემპერატურა მცირდება 300K- დან 77 კ -მდე, YAG ბროლის თერმული კონდუქტომეტრული იზრდება შვიდი ფაქტორით.

თერმული დიფუზიის კოეფიციენტი ასევე მკვეთრად მცირდება. ეს, ტემპერატურის გრადიენტის შემცირებასთან ერთად, იწვევს თერმული ლინზირების შემცირებულ ეფექტს და, შესაბამისად, სტრესის რღვევის შემცირებულ ალბათობას.

ასევე მცირდება თერმო ოპტიკური კოეფიციენტი, რაც კიდევ უფრო ამცირებს თერმული ლინზების ეფექტს.

იშვიათი დედამიწის იონის შთანთქმის ჯვრის მონაკვეთის ზრდა ძირითადად გამოწვეულია თერმული ეფექტის შედეგად გამოწვეული გაფართოების შემცირებით. ამიტომ, გაჯერების ძალა მცირდება და იზრდება ლაზერული მომატება. ამრიგად, ტუმბოს ზღვრის სიმძლავრე მცირდება, ხოლო უფრო მოკლე პულსის მიღება შესაძლებელია Q- ის შეცვლის დროს. გამომავალი წყვილის გადაცემის გაზრდით, ფერდობზე ეფექტურობის გაუმჯობესება შეიძლება, ამიტომ პარაზიტული ღრუს დაკარგვის ეფექტი ნაკლებად მნიშვნელოვანი ხდება.

შემცირებულია კვაზი-სამ დონის მომატება საშუალო დონის მთლიანი დაბალი დონის ნაწილაკების რაოდენობა, ამიტომ მცირდება ბარიერის სატუმბი ენერგია და გაუმჯობესებულია ენერგიის ეფექტურობა. მაგალითად, YB: YAG, რომელიც აწარმოებს შუქს 1030nm- ზე, შეიძლება ჩაითვალოს როგორც კვაზი-სამ დონის სისტემა ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ ოთხ დონის სისტემა 77 კგ. ER: იგივე ეხება იაგს.

მომატების საშუალებიდან გამომდინარე, შემცირდება ზოგიერთი ჩაქრობის პროცესების ინტენსივობა.

ზემოთ მოცემულ ფაქტორებთან ერთად, დაბალ ტემპერატურულმა ოპერაციამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ლაზერის მოქმედება. კერძოდ, დაბალი ტემპერატურის გაგრილების ლაზერებს შეუძლიათ მიიღონ ძალიან მაღალი გამომავალი ენერგია თერმული ეფექტების გარეშე, ანუ სხივის კარგი ხარისხის მიღება.

გასათვალისწინებელია ის, რომ კრიოკული ლაზერული კრისტალში, გამოსხივებული შუქის სიჩქარეს და შთამნთქმელი შუქი შემცირდება, ამიტომ ტალღის სიგრძის რგოლების დიაპაზონი ვიწრო იქნება, ხოლო ტუმბოს ლაზერის ხაზის სიგანე და ტალღის სიგრძის სტაბილურობა უფრო მკაცრი იქნება. თუმცა, ეს ეფექტი ჩვეულებრივ იშვიათია.

კრიოგენული გაგრილება ჩვეულებრივ იყენებს გამაგრილებელს, მაგალითად, თხევადი აზოტი ან თხევადი ჰელიუმი, და იდეალურად მაცივარი ცირკულირდება ლაზერული ბროლის მიმაგრებული მილის მეშვეობით. გამაგრილებელი დროულად ავსებს ან რეციკლირდება დახურულ მარყუჟში. სოლიდარობის თავიდან ასაცილებლად, ჩვეულებრივ, აუცილებელია ლაზერული ბროლის განთავსება ვაკუუმის პალატაში.

დაბალ ტემპერატურაზე მოქმედი ლაზერული კრისტალების კონცეფცია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას გამაძლიერებლებზე. ტიტანის საფირონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას უკუკავშირის პოზიტიური გამაძლიერებელი, საშუალო გამომავალი ენერგია ათეულობით ვატში.

მიუხედავად იმისა, რომ კრიოგენული გამაგრილებელი მოწყობილობები შეიძლება გართულდესლაზერული სისტემები, უფრო გავრცელებული გაგრილების სისტემები ხშირად ნაკლებად მარტივია, ხოლო კრიოგენული გაგრილების ეფექტურობა საშუალებას იძლევა სირთულის გარკვეული შემცირება.