რა არის კრიოგენული ლაზერი

დაბალ ტემპერატურაზე მოქმედი ლაზერების კონცეფცია ახალი არ არის: ისტორიაში მეორე ლაზერი იყო კრიოგენული. თავდაპირველად, კონცეფციის მიღწევა რთული იყო ოთახის ტემპერატურაზე მუშაობისთვის, ხოლო დაბალ ტემპერატურაზე მუშაობის ენთუზიაზმი 1990-იან წლებში დაიწყო მაღალი სიმძლავრის ლაზერებისა და გამაძლიერებლების შემუშავებით.

მაღალ სიმძლავრეშილაზერული წყაროებითერმულმა ეფექტებმა, როგორიცაა დეპოლარიზაციის დაკარგვა, თერმული ლინზები ან კრისტალების ლაზერული მოხრა, შეიძლება გავლენა იქონიოსსინათლის წყარო. დაბალი ტემპერატურული გაგრილების საშუალებით, მრავალი მავნე თერმული ეფექტის ეფექტურად ჩახშობა შესაძლებელია, ანუ გამაძლიერებელი საშუალება უნდა გაცივდეს 77K-მდე ან თუნდაც 4K-მდე. გაგრილების ეფექტი ძირითადად მოიცავს:

მომატებული საშუალების დამახასიათებელი გამტარობა მნიშვნელოვნად შეფერხებულია, ძირითადად იმის გამო, რომ გაიზარდა თოკის საშუალო თავისუფალი გზა. შედეგად, ტემპერატურის გრადიენტი მკვეთრად ეცემა. მაგალითად, როდესაც ტემპერატურა იკლებს 300K-დან 77K-მდე, YAG კრისტალის თერმული კონდუქტომეტრული მაჩვენებელი შვიდჯერ იზრდება.

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

ასევე მცირდება თერმოოპტიკური კოეფიციენტი, რაც კიდევ უფრო ამცირებს თერმული ლინზის ეფექტს.

იშვიათი დედამიწის იონის შთანთქმის ჯვრის მონაკვეთის ზრდა ძირითადად განპირობებულია თერმული ეფექტით გამოწვეული გაფართოების შემცირებით. ამრიგად, გაჯერების სიმძლავრე მცირდება და ლაზერის მომატება იზრდება. ამრიგად, ტუმბოს ზღურბლის სიმძლავრე მცირდება და უფრო მოკლე იმპულსების მიღება შესაძლებელია, როდესაც Q გადამრთველი მუშაობს. გამომავალი დამწყებლის გადაცემის გაზრდით, ფერდობის ეფექტურობა შეიძლება გაუმჯობესდეს, ამიტომ პარაზიტული ღრუს დაკარგვის ეფექტი ნაკლებად მნიშვნელოვანი ხდება.

კვაზი-სამ დონის მომატების საშუალების მთლიანი დაბალი დონის ნაწილაკების რაოდენობა მცირდება, ამიტომ ზღურბლის სატუმბი სიმძლავრე მცირდება და გაუმჯობესებულია ენერგოეფექტურობა. მაგალითად, Yb:YAG, რომელიც აწარმოებს სინათლეს 1030 ნმ, შეიძლება ჩაითვალოს როგორც კვაზი-სამ დონის სისტემა ოთახის ტემპერატურაზე, მაგრამ ოთხდონიანი სისტემა 77K. ერ: იგივე ეხება YAG-ს.

გაზრდის გარემოდან გამომდინარე, ზოგიერთი ჩაქრობის პროცესის ინტენსივობა შემცირდება.

ზემოთ ჩამოთვლილ ფაქტორებთან ერთად, დაბალ ტემპერატურაზე მუშაობამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ლაზერის მოქმედება. კერძოდ, დაბალი ტემპერატურის გაგრილების ლაზერებს შეუძლიათ მიიღონ ძალიან მაღალი გამომავალი სიმძლავრე თერმული ეფექტების გარეშე, ანუ სხივის კარგი ხარისხის მიღება შესაძლებელია.

გასათვალისწინებელია ერთი საკითხი, რომ კრიოგაცივებულ ლაზერულ კრისტალში გამოსხივებული სინათლისა და შთანთქმის შუქის გამტარუნარიანობა შემცირდება, ამიტომ ტალღის სიგრძის რეგულირების 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, როგორიცაა თხევადი აზოტი ან თხევადი ჰელიუმი, და იდეალურად მაცივარი ცირკულირებს ლაზერულ კრისტალზე მიმაგრებულ მილში. გამაგრილებლის შევსება ხდება დროულად ან გადამუშავდება დახურულ ციკლში. გამაგრების თავიდან აცილების მიზნით, ჩვეულებრივ, საჭიროა ლაზერული კრისტალის განთავსება ვაკუუმურ კამერაში.

დაბალ ტემპერატურაზე მომუშავე ლაზერული კრისტალების კონცეფცია ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას გამაძლიერებლებზე. ტიტანის საფირონის გამოყენება შესაძლებელია დადებითი გამოხმაურების გამაძლიერებლის დასამზადებლად, საშუალო გამომავალი სიმძლავრე ათეულ ვატში.

მიუხედავად იმისა, რომ კრიოგენული გაგრილების მოწყობილობები შეიძლება გართულდესლაზერული სისტემებიუფრო გავრცელებული გაგრილების სისტემები ხშირად ნაკლებად მარტივია და კრიოგენული გაგრილების ეფექტურობა სირთულის გარკვეულ შემცირებას იძლევა.