Kio estas "kriogena lasero"? Fakte, ĝi estaslaserokiu bezonas malalt-temperaturan operacion en la gajnomedio.
La koncepto de laseroj funkciantaj je malaltaj temperaturoj ne estas nova: la dua lasero en la historio estis kriogena. Komence, la koncepto estis malfacile atingebla je ĉambra temperaturo, kaj la entuziasmo por malalttemperatura laboro komenciĝis en la 1990-aj jaroj kun la disvolviĝo de altpotencaj laseroj kaj amplifiloj.
En alta potencolaserfontoj, termikaj efikoj kiel malpolariga perdo, termika lenso aŭ lasera kristala fleksiĝo povas influi la rendimenton de lalumfontoPer malalttemperatura malvarmigo, multaj malutilaj termikaj efikoj povas esti efike subpremitaj, tio estas, la gajnomedio devas esti malvarmigita ĝis 77K aŭ eĉ 4K. La malvarmiga efiko ĉefe inkluzivas:
La karakteriza konduktiveco de la gajnomedio estas forte inhibiciita, ĉefe ĉar la meza libera vojo de la ŝnuro pliiĝas. Rezulte, la temperaturgradiento draste malaltiĝas. Ekzemple, kiam la temperaturo malaltiĝas de 300K al 77K, la varmokonduktiveco de la YAG-kristalo pliiĝas je faktoro de sep.
La termika difuzkoeficiento ankaŭ akre malpliiĝas. Tio, kune kun redukto de la temperaturgradiento, rezultas en reduktita termika lensa efiko kaj tial reduktita probableco de stresa krevo.
La termo-optika koeficiento ankaŭ reduktiĝas, plue reduktante la termikan lensan efikon.
La pliiĝo de la absorba sekco de raratera jono ŝuldiĝas ĉefe al la malpliiĝo de plilarĝiĝo kaŭzita de termika efiko. Tial, la saturiĝa potenco estas reduktita kaj la lasera gajno estas pliigita. Sekve, la sojla pumpilpotenco estas reduktita, kaj pli mallongaj pulsoj povas esti akiritaj kiam la Q-ŝaltilo funkcias. Per pliigo de la transmitanco de la elira kuplilo, la dekliva efikeco povas esti plibonigita, tiel ke la parazita kavaĵa perda efiko fariĝas malpli grava.
La partikla nombro de la tuta malalta nivelo de la kvazaŭ-tri-nivela gajnomedio estas reduktita, do la sojla pumppotenco estas reduktita kaj la potencefikeco estas plibonigita. Ekzemple, Yb:YAG, kiu produktas lumon je 1030nm, povas esti vidata kiel kvazaŭ-tri-nivela sistemo je ĉambra temperaturo, sed kiel kvar-nivela sistemo je 77K. Ehm: La samo validas por YAG.
Depende de la gajnomedio, la intenseco de iuj sensoifigprocezoj reduktiĝos.
Kombinite kun la supre menciitaj faktoroj, malalttemperatura operacio povas multe plibonigi la rendimenton de la lasero. Aparte, malalttemperaturaj malvarmigaj laseroj povas atingi tre altan eliran potencon sen termikaj efikoj, tio estas, bonan lumkvaliton oni povas atingi.
Unu konsiderinda afero estas, ke en kriomalvarmigita laserkristalo, la bendlarĝo de la radiita lumo kaj la sorbita lumo estos reduktitaj, do la ondolonga agorda gamo estos pli mallarĝa, kaj la linilarĝo kaj ondolonga stabileco de la pumpita lasero estos pli striktaj. Tamen, ĉi tiu efiko kutime estas malofta.
Kriogena malvarmigo kutime uzas fridigaĵon, kiel ekzemple likvan nitrogenon aŭ likvan heliumon, kaj ideale la fridigaĵo cirkulas tra tubo ligita al lasera kristalo. Fridigaĵo estas replenigita ĝustatempe aŭ reciklita en fermita ciklo. Por eviti solidiĝon, kutime necesas meti la laseran kristalon en vakuan ĉambron.
La koncepto de laseraj kristaloj funkciantaj je malaltaj temperaturoj ankaŭ aplikeblas al amplifiloj. Titana safiro povas esti uzata por fari pozitivan reag-amplifilon, kies averaĝa elira potenco estas dekoj da vatoj.
Kvankam kriogenaj malvarmigaj aparatoj povas komplikilasersistemoj, pli oftaj malvarmigosistemoj ofte estas malpli simplaj, kaj la efikeco de kriogena malvarmigo permesas iom da redukto de komplekseco.
Afiŝtempo: 14-a de Julio, 2023