Unsa ang cryogenic laser

Ang konsepto sa mga laser nga naglihok sa ubos nga temperatura dili bag-o: ang ikaduhang laser sa kasaysayan kay cryogenic. Sa sinugdanan, ang konsepto lisud nga makab-ot ang operasyon sa temperatura sa lawak, ug ang kadasig alang sa ubos nga temperatura nga trabaho nagsugod sa 1990s uban sa pagpalambo sa high-power lasers ug amplifier.

Sa taas nga gahummga tinubdan sa laser, thermal epekto sama sa depolarization pagkawala, thermal lens o laser kristal bending makaapekto sa performance sakahayag nga tinubdan. Pinaagi sa ubos nga temperatura nga pagpabugnaw, daghang makadaot nga thermal effect ang epektibong masumpo, nga mao, ang gain medium kinahanglang pabugnawon ngadto sa 77K o bisan 4K. Ang makapabugnaw nga epekto nag-una naglakip sa:

Ang kinaiya nga conductivity sa gain medium kay gipugngan pag-ayo, nag-una tungod kay ang gipasabot nga libre nga agianan sa pisi nadugangan. Ingon usa ka sangputanan, ang gradient sa temperatura mikunhod pag-ayo. Pananglitan, kung ang temperatura gipaubos gikan sa 300K hangtod 77K, ang thermal conductivity sa YAG nga kristal nagdugang sa usa ka hinungdan nga pito.

Ang thermal diffusion coefficient usab mikunhod pag-ayo. Kini, uban sa pagkunhod sa gradient sa temperatura, moresulta sa pagkunhod sa thermal lensing effect ug busa pagkunhod sa posibilidad sa stress rupture.

Ang thermo-optical coefficient gipakunhod usab, dugang nga pagkunhod sa epekto sa thermal lens.

Ang pagtaas sa pagsuyup sa cross section sa talagsaon nga yuta nga ion nag-una tungod sa pagkunhod sa pagpalapad tungod sa thermal effect. Busa, ang gahum sa saturation mikunhod ug ang pagtaas sa laser nagdugang. Busa, ang threshold pump power gipakunhod, ug ang mas mugbo nga mga pulso mahimong makuha kung ang Q switch naglihok. Pinaagi sa pagdugang sa transmittance sa output coupler, ang slope efficiency mahimong mapauswag, mao nga ang parasitic cavity loss effect mahimong dili kaayo importante.

Ang gidaghanon sa tipik sa kinatibuk-ang ubos nga lebel sa quasi-three-level gain medium gipakunhod, mao nga ang threshold pumping power gipakunhod ug ang power efficiency gipauswag. Pananglitan, ang Yb:YAG, nga nagpatunghag kahayag sa 1030nm, makita ingong quasi-three-level nga sistema sa temperatura sa lawak, apan upat ka lebel nga sistema sa 77K. Er: Tinuod usab kini alang sa YAG.

Depende sa gain medium, ang intensity sa pipila ka mga proseso sa quenching mokunhod.

Inubanan sa mga hinungdan sa ibabaw, ang ubos nga temperatura nga operasyon mahimo’g mapauswag ang pasundayag sa laser. Sa partikular, ang ubos nga temperatura nga makapabugnaw nga mga laser makakuha og taas kaayo nga gahum sa output nga walay mga thermal effect, nga mao, ang maayo nga kalidad sa beam mahimong makuha.

Usa ka isyu nga tagdon mao nga sa usa ka cryocooled nga kristal nga laser, ang bandwidth sa radiated nga kahayag ug ang masuhop nga kahayag makunhuran, mao nga ang wavelength tuning range mahimong mas pig-ot, ug ang gilapdon sa linya ug wavelength nga kalig-on sa pumped laser mahimong mas estrikto. . Apan, kini nga epekto kasagaran talagsaon.

Ang cryogenic cooling kasagarang naggamit ug coolant, sama sa liquid nitrogen o liquid helium, ug mas maayo nga ang refrigerant mo-circulate pinaagi sa tubo nga gitaod sa laser crystal. Ang coolant gipuno pag-usab sa oras o gi-recycle sa usa ka closed loop. Aron malikayan ang solidification, kasagaran gikinahanglan nga ibutang ang kristal nga laser sa usa ka vacuum chamber.

Ang konsepto sa mga kristal sa laser nga naglihok sa mubu nga temperatura mahimo usab nga magamit sa mga amplifier. Ang Titanium sapphire mahimong gamiton sa paghimo sa positibo nga feedback amplifier, ang kasagaran nga gahum sa output sa napulo ka watts.

Bisan tuod ang mga cryogenic cooling device mahimong komplikadomga sistema sa laser, ang mas komon nga mga sistema sa pagpabugnaw kasagaran dili kaayo yano, ug ang kaepektibo sa cryogenic cooling nagtugot sa pipila ka pagkunhod sa pagkakomplikado.