Kio estas "kriogena lasero"? Fakte, ĝi estas alaserokiu bezonas malaltan temperaturoperacion en la gajna medio.
La koncepto de laseroj funkciigantaj ĉe malaltaj temperaturoj ne estas nova: la dua lasero en la historio estis kriogena. Komence, la koncepto estis malfacile atingi ĉambratemperaturan operacion, kaj la entuziasmo por malalt-temperatura laboro komenciĝis en la 1990-aj jaroj kun la evoluo de alt-motoraj laseroj kaj amplifiloj.
En alta potencolaseraj fontoj, termikaj efikoj kiel malpolariĝoperdo, termika lenso aŭ lasera kristalfleksado povas influi la agadon de lalumfonto. Per malalta temperaturo malvarmigo, multaj malutilaj termikaj efikoj povas esti efike subpremitaj, tio estas, la gajna medio devas esti malvarmigita al 77K aŭ eĉ 4K. La malvarmiga efiko ĉefe inkluzivas:
La karakteriza kondukteco de la gajna medio estas tre malhelpita, ĉefe ĉar la meza libera vojo de la ŝnuro estas pliigita. Kiel rezulto, la temperaturgradiento draste malpliiĝas. Ekzemple, kiam la temperaturo malaltiĝas de 300K ĝis 77K, la varmokondukteco de la YAG-kristalo pliiĝas je faktoro de sep.
La termika difuzkoeficiento ankaŭ malpliiĝas akre. Tio, kune kun redukto en la temperaturgradiento, rezultigas reduktitan termikan lensan efikon kaj tial reduktitan verŝajnecon de streĉa krevo.
La termo-optika koeficiento ankaŭ estas reduktita, plu reduktante la termika lensefiko.
La pliiĝo de absorba sekco de rara tero jono estas ĉefe pro la malkresko de larĝigo kaŭzita de termika efiko. Tial, la saturiĝa potenco estas reduktita kaj la lasergajno estas pliigita. Tial, la sojla pumpilpotenco estas reduktita, kaj pli mallongaj pulsoj povas esti akiritaj kiam la Q-ŝaltilo funkcias. Pliigante la transmitance de la eliga kluĉilo, la deklivo-efikeco povas esti plibonigita, do la parazita kava perdo-efiko iĝas malpli grava.
La partikla nombro de la totala malalta nivelo de la kvazaŭ-tri-nivela gajna medio estas reduktita, do la sojla pumpforto estas reduktita kaj la potenca efikeco estas plibonigita. Ekzemple, Yb:YAG, kiu produktas lumon je 1030nm, povas esti vidita kiel kvazaŭ-tri-nivela sistemo ĉe ĉambra temperaturo, sed kvar-nivela sistemo ĉe 77K. Er: La sama estas vera por YAG.
Depende de la gajnomedio, la intenseco de kelkaj estingaj procezoj estos reduktita.
Kombinita kun ĉi-supraj faktoroj, malalta temperatura operacio povas multe plibonigi la agadon de la lasero. Aparte, malalttemperaturaj malvarmigaj laseroj povas akiri tre altan eligan potencon sen termikaj efikoj, tio estas, bona radiokvalito povas esti akirita.
Unu afero por konsideri estas, ke en kriomalvarmigita laserkristalo, la bendolarĝo de la radiata lumo kaj la sorbita lumo estos reduktitaj, do la ondolonga agorda gamo estos pli mallarĝa, kaj la liniolarĝo kaj ondolonga stabileco de la pumpita lasero estos pli striktaj. . Tamen, ĉi tiu efiko estas kutime malofta.
Kriogena malvarmigo kutime uzas fridigaĵon, kiel ekzemple likva nitrogeno aŭ likva heliumo, kaj ideale la fridigaĵo cirkulas tra tubo alkroĉita al laserkristalo. Fridigaĵo estas replenigita ĝustatempe aŭ reciklita en fermita buklo. Por eviti solidiĝon, kutime necesas meti la laseran kristalon en vakuan ĉambron.
La koncepto de laserkristaloj funkciigantaj ĉe malaltaj temperaturoj ankaŭ povas esti aplikita al amplifiloj. Titania safiro povas esti uzata por fari pozitivan retroamplifilon, la averaĝan eligan potencon en dekoj da vatoj.
Kvankam kriogenaj malvarmigaj aparatoj povas komplikilaseraj sistemoj, pli oftaj malvarmigaj sistemoj ofte estas malpli simplaj, kaj la efikeco de kriogena malvarmigo enkalkulas iun redukton en komplekseco.
Afiŝtempo: Jul-14-2023