Wat is 'n "kriogeniese laser"? Trouens, dit is 'nlaserwat lae-temperatuur-werking in die versterkingsmedium benodig.
Die konsep van lasers wat by lae temperature werk, is nie nuut nie: die tweede laser in die geskiedenis was kriogeen. Aanvanklik was die konsep moeilik om kamertemperatuur werking te bereik, en die entoesiasme vir lae-temperatuur werk het in die 1990's begin met die ontwikkeling van hoë-krag lasers en versterkers.
In hoë kraglaser bronne, kan termiese effekte soos depolarisasie verlies, termiese lens of laser kristal buiging die werkverrigting van dieligbron. Deur lae temperatuur verkoeling kan baie skadelike termiese effekte effektief onderdruk word, dit wil sê, die winsmedium moet afgekoel word tot 77K of selfs 4K. Die verkoelingseffek sluit hoofsaaklik in:
Die kenmerkende geleidingsvermoë van die versterkingsmedium word grootliks geïnhibeer, hoofsaaklik omdat die gemiddelde vrye pad van die tou verhoog word. As gevolg hiervan daal die temperatuurgradiënt dramaties. Byvoorbeeld, wanneer die temperatuur van 300K na 77K verlaag word, verhoog die termiese geleidingsvermoë van die YAG-kristal met 'n faktor van sewe.
Die termiese diffusiekoëffisiënt neem ook skerp af. Dit, tesame met 'n vermindering in die temperatuurgradiënt, lei tot 'n verminderde termiese lenseffek en dus 'n verminderde waarskynlikheid van spanningsbreuk.
Die termo-optiese koëffisiënt word ook verminder, wat die termiese lenseffek verder verminder.
Die toename in absorpsie-dwarssnit van seldsame aardioon is hoofsaaklik te wyte aan die afname in verbreding wat deur termiese effek veroorsaak word. Daarom word die versadigingskrag verminder en die laserwins word verhoog. Daarom word die drempelpompkrag verminder, en korter pulse kan verkry word wanneer die Q-skakelaar in werking is. Deur die transmissie van die uitsetkoppelaar te verhoog, kan die hellingsdoeltreffendheid verbeter word, sodat die verlieseffek van die parasitiese holte minder belangrik word.
Die deeltjiegetal van die totale lae vlak van die kwasi-drievlak-aanwinsmedium word verminder, dus word die drempelpompkrag verminder en die drywingdoeltreffendheid word verbeter. Byvoorbeeld, Yb:YAG, wat lig op 1030nm produseer, kan gesien word as 'n kwasi-drie-vlak stelsel by kamertemperatuur, maar 'n vier-vlak stelsel by 77K. Er: Dieselfde geld vir YAG.
Afhangende van die versterkingsmedium, sal die intensiteit van sommige blusprosesse verminder word.
Gekombineer met die bogenoemde faktore, kan lae temperatuur werking die werkverrigting van die laser aansienlik verbeter. In die besonder kan lae-temperatuur verkoelingslasers baie hoë uitsetkrag verkry sonder termiese effekte, dit wil sê, goeie straalkwaliteit kan verkry word.
Een kwessie om te oorweeg is dat in 'n krio-verkoelde laserkristal, die bandwydte van die uitgestraalde lig en die geabsorbeerde lig verminder sal word, dus sal die golflengte-instellingsreeks nouer wees, en die lynwydte en golflengte-stabiliteit van die gepompte laser sal strenger wees. . Hierdie effek is egter gewoonlik skaars.
Kriogeniese verkoeling gebruik gewoonlik 'n koelmiddel, soos vloeibare stikstof of vloeibare helium, en ideaal gesproke sirkuleer die koelmiddel deur 'n buis wat aan 'n laserkristal geheg is. Koelmiddel word betyds aangevul of in 'n geslote lus herwin. Om stolling te vermy, is dit gewoonlik nodig om die laserkristal in 'n vakuumkamer te plaas.
Die konsep van laserkristalle wat by lae temperature werk, kan ook op versterkers toegepas word. Titaansaffier kan gebruik word om positiewe terugvoerversterker te maak, die gemiddelde uitsetkrag in tientalle watt.
Alhoewel kryogeniese verkoelingstoestelle kan bemoeiliklaser stelsels, meer algemene verkoelingstelsels is dikwels minder eenvoudig, en die doeltreffendheid van kryogeniese verkoeling maak voorsiening vir 'n mate van vermindering in kompleksiteit.
Pos tyd: Jul-14-2023