Apa sing diarani laser kriogenik

Konsep laser sing beroperasi ing suhu endhek iku dudu perkara anyar: laser kapindho ing sejarah iku kriogenik. Wiwitane, konsep kasebut angel ditindakake operasi ing suhu ruangan, lan semangat kanggo karya suhu endhek diwiwiti ing taun 1990-an kanthi pangembangan laser lan amplifier daya dhuwur.

Ing daya dhuwursumber laser, efek termal kayata mundhut depolarisasi, lensa termal utawa kristal laser sing mlengkung bisa mengaruhi kinerjasumber cahyaLiwat pendinginan suhu rendah, akeh efek termal sing mbebayani bisa dicegah kanthi efektif, yaiku, media gain kudu didinginkan nganti 77K utawa malah 4K. Efek pendinginan utamane kalebu:

Konduktivitas karakteristik medium gain banget dihambat, utamane amarga jalur bebas rata-rata tali mundhak. Akibate, gradien suhu mudhun drastis. Contone, nalika suhu mudhun saka 300K dadi 77K, konduktivitas termal kristal YAG mundhak kaping pitu.

Koefisien difusi termal uga mudhun banget. Iki, bebarengan karo penurunan gradien suhu, nyebabake efek lensa termal sing mudhun lan mula kemungkinan pecah stres sing mudhun.

Koefisien termo-optik uga suda, sing luwih nyuda efek lensa termal.

Peningkatan penampang panyerepan ion tanah jarang utamane amarga penurunan pelebaran sing disebabake dening efek termal. Mulane, daya saturasi suda lan gain laser tambah. Mulane, daya pompa ambang suda, lan pulsa sing luwih cendhek bisa dipikolehi nalika saklar Q beroperasi. Kanthi nambah transmitansi coupler output, efisiensi lereng bisa ditingkatake, saengga efek mundhut rongga parasit dadi kurang penting.

Jumlah partikel saka total level endhek saka medium gain kuasi-telu level dikurangi, saengga daya pompa ambang dikurangi lan efisiensi daya ditingkatake. Contone, Yb:YAG, sing ngasilake cahya ing 1030nm, bisa dideleng minangka sistem kuasi-telu level ing suhu kamar, nanging sistem papat level ing 77K. Er: Padha uga kanggo YAG.

Gumantung saka medium penguatan, intensitas sawetara proses pendinginan bakal suda.

Digabungake karo faktor-faktor ing ndhuwur, operasi suhu endhek bisa ningkatake kinerja laser kanthi signifikan. Utamane, laser pendingin suhu endhek bisa entuk daya output sing dhuwur banget tanpa efek termal, yaiku, kualitas sinar sing apik bisa dipikolehi.

Salah sawijining masalah sing kudu digatekake yaiku ing kristal laser sing didinginkan nganggo krio, bandwidth cahya sing diradiasi lan cahya sing diserep bakal suda, saengga rentang tuning dawa gelombang bakal luwih sempit, lan jembar garis lan stabilitas dawa gelombang laser sing dipompa bakal luwih ketat. Nanging, efek iki biasane arang banget.

Pendinginan kriogenik biasane nggunakake cairan pendingin, kayata nitrogen cair utawa helium cair, lan idealnya refrigeran sirkulasi liwat tabung sing dipasang ing kristal laser. Cairan diisi ulang ing wektu sing tepat utawa didaur ulang ing loop tertutup. Kanggo nyegah pemadatan, biasane perlu nyelehake kristal laser ing ruang vakum.

Konsep kristal laser sing beroperasi ing suhu endhek uga bisa diterapake ing amplifier. Titanium safir bisa digunakake kanggo nggawe amplifier umpan balik positif, daya output rata-rata ing puluhan watt.

Sanajan piranti pendingin kriogenik bisa ngganggusistem laser, sistem pendinginan sing luwih umum asring kurang prasaja, lan efisiensi pendinginan kriogenik ngidini sawetara pangurangan kerumitan.