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 cryogenig. I ddechrau, roedd y cysyniad yn anodd cyflawni gweithrediad tymheredd ystafell, a dechreuodd y brwdfrydedd am waith tymheredd isel yn y 1990au gyda datblygiad laserau pŵer uchel a chwyddseinyddion.

Mewn pŵer uchelffynonellau laser, Gall effeithiau thermol megis colli depolarization, lens thermol neu blygu grisial laser yn 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 bennaf yn cynnwys:

Mae dargludedd nodweddiadol y cyfrwng ennill yn cael ei atal yn fawr, yn bennaf oherwydd bod llwybr cymedrig rhydd y rhaff yn cynyddu. O ganlyniad, mae graddiant tymheredd yn gostwng yn ddramatig. Er enghraifft, pan fydd y tymheredd yn cael ei ostwng o 300K i 77K, mae dargludedd thermol y 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 lai o effaith lensio thermol ac felly llai o debygolrwydd o rwygo straen.

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

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

Mae nifer y gronynnau o gyfanswm lefel isel y cyfrwng ennill lled-tair 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 gweld Yb:YAG, sy'n cynhyrchu golau ar 1030nm, fel system lled-tair-lefel ar dymheredd 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 diffodd yn cael ei leihau.

Ar y cyd 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, y bydd lled band y golau pelydrol a'r golau wedi'i amsugno yn cael ei leihau, felly bydd yr ystod tiwnio tonfedd yn gulach, a bydd lled llinell a sefydlogrwydd tonfedd y laser wedi'i bwmpio yn fwy llym. . Fodd bynnag, mae'r effaith hon fel arfer yn brin.

Mae oeri cryogenig fel arfer yn defnyddio oerydd, fel nitrogen hylifol 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 amser neu ei ailgylchu mewn dolen gaeedig. Er mwyn osgoi solidification, fel arfer mae angen gosod y grisial laser mewn siambr gwactod.

Gellir cymhwyso'r cysyniad o grisialau laser sy'n gweithredu ar dymheredd isel i fwyhaduron hefyd. Gellir defnyddio saffir titaniwm i wneud mwyhadur adborth cadarnhaol, y pŵer allbwn cyfartalog mewn degau o wat.

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.