Криоген лазер гэж юу вэ

Бага температурт ажилладаг лазерын тухай ойлголт нь шинэ зүйл биш юм: түүхэн дэх хоёр дахь лазер нь криоген байсан. Эхэндээ энэ үзэл баримтлал нь өрөөний температурт ажиллахад хэцүү байсан бөгөөд бага температурт ажиллах урам зориг нь 1990-ээд онд өндөр хүчин чадалтай лазер болон өсгөгчийг хөгжүүлснээр эхэлсэн.

Өндөр хүчин чадалтайлазерын эх үүсвэрүүд, деполяризацийн алдагдал, дулааны линз эсвэл лазер болор гулзайлгах зэрэг дулааны нөлөөлөл нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд нөлөөлж болно.гэрлийн эх үүсвэр. Бага температурт хөргөх замаар олон тооны хортой дулааны нөлөөллийг үр дүнтэй дарах боломжтой, өөрөөр хэлбэл олзыг 77К эсвэл бүр 4К хүртэл хөргөх шаардлагатай. Хөргөх нөлөө нь дараахь зүйлийг агуулдаг.

Олсны дундаж чөлөөт зам ихэссэнтэй холбоотойгоор олз авах орчны шинж чанар нь ихээхэн саад болдог. Үүний үр дүнд температурын градиент огцом буурдаг. Жишээлбэл, температурыг 300К-аас 77К хүртэл бууруулахад YAG болорын дулаан дамжуулалт долоо дахин нэмэгддэг.

Дулааны тархалтын коэффициент нь мөн огцом буурдаг. Энэ нь температурын градиентийг багасгахын зэрэгцээ дулааны линзний нөлөөг бууруулж, стресс тасрах магадлалыг бууруулдаг.

Дулааны оптик коэффициент нь мөн буурч, дулааны линзний нөлөөг улам бүр бууруулдаг.

Газрын ховор ионы шингээлтийн хөндлөн огтлолын өсөлт нь дулааны нөлөөгөөр тэлэлтийн хэмжээ багассантай холбоотой. Тиймээс ханалтын хүч буурч, лазерын ашиг нэмэгддэг. Тиймээс босго насосны хүч буурч, Q шилжүүлэгч ажиллаж байх үед богино импульс авах боломжтой. Гаралтын холболтын дамжуулалтыг нэмэгдүүлснээр налуугийн үр ашгийг дээшлүүлж болох тул шимэгчийн хөндийн алдагдлын нөлөө багасах болно.

Бараг гурван түвшний нэмэгдлийн орчны нийт доод түвшний тоосонцрын тоо багассан тул босго шахах хүч буурч, эрчим хүчний үр ашиг сайжирна. Жишээлбэл, 1030 нм-д гэрэл үүсгэдэг Yb:YAG нь өрөөний температурт бараг гурван түвшний систем боловч 77К-д дөрвөн түвшний систем гэж харж болно. Эр: ЯГ ч мөн адил.

Олж авах орчиноос хамааран зарим бөхөөх процессын эрч хүч буурна.

Дээрх хүчин зүйлүүдтэй хослуулан бага температурт ажиллах нь лазерын ажиллагааг ихээхэн сайжруулдаг. Ялангуяа бага температурт хөргөх лазер нь дулааны нөлөөлөлгүйгээр маш өндөр гаралтын хүчийг олж авах боломжтой, өөрөөр хэлбэл сайн цацрагийн чанарыг олж авах боломжтой.

Анхаарах нэг асуудал бол крио хөргөлттэй лазерын болор дээр цацруулсан гэрлийн зурвасын өргөн, шингэсэн гэрлийн зурвасын өргөн багасч, долгионы уртыг тохируулах хүрээ нарийсч, шахдаг лазерын шугамын өргөн ба долгионы уртын тогтвортой байдал нь илүү хатуу байх болно. . Гэсэн хэдий ч энэ нөлөө нь ихэвчлэн ховор байдаг.

Криоген хөргөлт нь ихэвчлэн шингэн азот эсвэл шингэн гели зэрэг хөргөлтийн бодисыг ашигладаг бөгөөд хөргөгч нь лазер болортой холбогдсон хоолойгоор дамжин эргэлддэг. Хөргөгчийг цаг хугацаанд нь нөхөж эсвэл хаалттай гогцоонд дахин боловсруулдаг. Хатуурахаас зайлсхийхийн тулд ихэвчлэн лазерын болорыг вакуум камерт байрлуулах шаардлагатай байдаг.

Бага температурт ажилладаг лазерын талстуудын тухай ойлголтыг өсгөгч дээр бас хэрэглэж болно. Титан индранил нь эерэг санал өсгөгч, хэдэн арван ваттын дундаж гаралтын хүчийг үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.

Хэдийгээр криоген хөргөх төхөөрөмж нь төвөгтэй байж болнолазер системүүд, илүү түгээмэл хөргөлтийн систем нь ихэвчлэн тийм ч хялбар биш бөгөөд криоген хөргөлтийн үр ашиг нь нарийн төвөгтэй байдлыг тодорхой хэмжээгээр бууруулах боломжийг олгодог.