Beth yw laser cryogenig

Nid yw'r cysyniad o laserau sy'n gweithredu ar dymheredd isel yn newydd: roedd yr ail laser mewn hanes yn gryogenig. I ddechrau, roedd y cysyniad yn anodd cyflawni gweithrediad tymheredd ystafell, a dechreuodd y brwdfrydedd dros waith tymheredd isel yn y 1990au gyda datblygiad laserau pŵer uchel a chwyddseinyddion.

Mewn pŵer uchelffynonellau laser, Gall effeithiau thermol fel colli dadbolariad, lens thermol neu blygu grisial laser effeithio ar berfformiad yffynhonnell golau. Trwy oeri tymheredd isel, gellir atal llawer o effeithiau thermol niweidiol yn effeithiol, hynny yw, mae angen oeri'r cyfrwng ennill i 77K neu hyd yn oed 4K. Mae'r effaith oeri yn cynnwys yn bennaf:

Mae dargludedd nodweddiadol y cyfrwng ennill yn cael ei atal yn fawr, yn bennaf oherwydd bod llwybr di -gymedrig y rhaff yn cynyddu. O ganlyniad, mae'r graddiant tymheredd yn gostwng yn ddramatig. Er enghraifft, pan fydd y tymheredd yn cael ei ostwng o 300K i 77K, mae dargludedd thermol grisial YAG yn cynyddu gan ffactor o saith.

Mae'r cyfernod trylediad thermol hefyd yn gostwng yn sydyn. Mae hyn, ynghyd â gostyngiad yn y graddiant tymheredd, yn arwain at effaith lensio thermol is ac felly tebygolrwydd llai o rwygo straen.

Mae'r cyfernod thermo-optegol hefyd yn cael ei leihau, gan leihau ymhellach yr effaith lens thermol.

Mae'r cynnydd mewn croestoriad amsugno ïon daear prin yn bennaf oherwydd y gostyngiad mewn ehangu a achosir gan effaith thermol. Felly, mae'r pŵer dirlawnder yn cael ei leihau ac mae'r enillion laser yn cynyddu. Felly, mae'r pŵer pwmp trothwy yn cael ei leihau, a gellir cael corbys byrrach pan fydd y switsh Q yn gweithredu. Trwy gynyddu trosglwyddiad y cyplydd allbwn, gellir gwella effeithlonrwydd y llethr, felly mae'r effaith colli ceudod parasitig yn dod yn llai pwysig.

Mae nifer gronynnau cyfanswm lefel isel y cyfrwng ennill lled-dri ar lefel yn cael ei leihau, felly mae'r pŵer pwmpio trothwy yn cael ei leihau ac mae'r effeithlonrwydd pŵer yn cael ei wella. Er enghraifft, gellir ystyried YB: YAG, sy'n cynhyrchu golau ar 1030nm, fel system lled-dri lefel ar dymheredd yr ystafell, ond system pedair lefel ar 77k. ER: Mae'r un peth yn wir am yag.

Yn dibynnu ar y cyfrwng ennill, bydd dwyster rhai prosesau quenching yn cael ei leihau.

O'i gyfuno â'r ffactorau uchod, gall gweithrediad tymheredd isel wella perfformiad y laser yn fawr. Yn benodol, gall laserau oeri tymheredd isel gael pŵer allbwn uchel iawn heb effeithiau thermol, hynny yw, gellir cael ansawdd trawst da.

Un mater i'w ystyried yw, mewn grisial laser cryocooled, bydd lled band y golau pelydredig a'r golau wedi'i amsugno yn cael ei leihau, felly bydd yr ystod tiwnio tonfedd yn gulach, a bydd lled llinell a sefydlogrwydd y laser pwmpio yn fwy llym. Fodd bynnag, mae'r effaith hon fel arfer yn brin.

Mae oeri cryogenig fel arfer yn defnyddio oerydd, fel nitrogen hylif neu heliwm hylif, ac yn ddelfrydol mae'r oergell yn cylchredeg trwy diwb sydd ynghlwm wrth grisial laser. Mae oerydd yn cael ei ailgyflenwi mewn pryd neu ei ailgylchu mewn dolen gaeedig. Er mwyn osgoi solidiad, fel rheol mae angen gosod y grisial laser mewn siambr wactod.

Gellir cymhwyso'r cysyniad o grisialau laser sy'n gweithredu ar dymheredd isel hefyd i chwyddseinyddion. Gellir defnyddio Titaniwm Saffir i wneud mwyhadur adborth positif, y pŵer allbwn cyfartalog mewn degau o watiau.

Er y gall dyfeisiau oeri cryogenig gymhlethuSystemau Laser, mae systemau oeri mwy cyffredin yn aml yn llai syml, ac mae effeithlonrwydd oeri cryogenig yn caniatáu rhywfaint o ostyngiad mewn cymhlethdod.