क्रायोजेनिक लेसर म्हणजे काय

कमी तापमानात कार्यरत लेसरची संकल्पना नवीन नाही: इतिहासातील दुसरा लेसर क्रायोजेनिक होता. सुरुवातीला, संकल्पना खोलीचे तापमान ऑपरेशन साध्य करणे कठीण होते आणि १ 1990 1990 ० च्या दशकात उच्च-शक्तीच्या लेसर आणि एम्पलीफायर्सच्या विकासासह कमी-तापमानाच्या कामाचा उत्साह सुरू झाला.

उच्च शक्ती मध्येलेसर स्त्रोत, थर्मल इफेक्ट जसे की डिप्लोलेरायझेशन लॉस, थर्मल लेन्स किंवा लेसर क्रिस्टल बेंडिंगच्या कामगिरीवर परिणाम होऊ शकतोप्रकाश स्रोत? कमी तापमानात थंड होण्याद्वारे, बरेच हानिकारक थर्मल प्रभाव प्रभावीपणे दडपले जाऊ शकतात, म्हणजेच वाढीचे माध्यम 77 के किंवा अगदी 4 के पर्यंत थंड करणे आवश्यक आहे. कूलिंग इफेक्टमध्ये प्रामुख्याने हे समाविष्ट आहे:

गेन माध्यमाची वैशिष्ट्यपूर्ण चालकता मोठ्या प्रमाणात प्रतिबंधित केली जाते, मुख्यत: कारण दोरीचा मूळ मुक्त मार्ग वाढविला जातो. परिणामी, तापमान ग्रेडियंट नाटकीयरित्या थेंब होते. उदाहरणार्थ, जेव्हा तापमान 300 के ते 77 के पर्यंत कमी केले जाते, तेव्हा यॅग क्रिस्टलची थर्मल चालकता सातच्या घटकाने वाढते.

थर्मल डिफ्यूजन गुणांक देखील वेगाने कमी होतो. हे, तापमान ग्रेडियंटमध्ये घट करून, परिणामी थर्मल लेन्सिंगचा परिणाम कमी होतो आणि म्हणूनच तणाव फुटण्याची शक्यता कमी होते.

थर्मो-ऑप्टिकल गुणांक देखील कमी केला जातो, ज्यामुळे थर्मल लेन्सचा प्रभाव कमी होतो.

दुर्मिळ पृथ्वी आयनच्या शोषण क्रॉस सेक्शनची वाढ मुख्यत: थर्मल इफेक्टमुळे होणा broad ्या विस्तृततेमुळे होते. म्हणून, संपृक्तता शक्ती कमी केली जाते आणि लेसर वाढ वाढविली जाते. म्हणून, थ्रेशोल्ड पंप पॉवर कमी केली जाते आणि क्यू स्विच चालू असताना लहान डाळी मिळू शकतात. आउटपुट कपलरचे संक्रमण वाढवून, उतार कार्यक्षमता सुधारली जाऊ शकते, म्हणून परजीवी पोकळीच्या नुकसानाचा प्रभाव कमी महत्वाचा होतो.

अर्ध-तीन-स्तरीय गेन माध्यमाच्या एकूण निम्न पातळीची कण संख्या कमी केली जाते, म्हणून उंबरठा पंपिंग पॉवर कमी होते आणि उर्जा कार्यक्षमता सुधारली जाते. उदाहरणार्थ, वायबी: 1030 एनएम वर प्रकाश निर्माण करणारे यॅग खोलीच्या तपमानावर अर्ध-तीन-स्तरीय प्रणाली म्हणून पाहिले जाऊ शकते, परंतु 77 के येथे चार-स्तरीय प्रणाली. ईआर: यॅगसाठीही हेच खरे आहे.

वाढीच्या माध्यमावर अवलंबून, काही शमन प्रक्रियेची तीव्रता कमी केली जाईल.

वरील घटकांसह एकत्रित, कमी तापमान ऑपरेशन लेसरची कार्यक्षमता मोठ्या प्रमाणात सुधारू शकते. विशेषतः, कमी तापमान शीतकरण लेसर थर्मल इफेक्टशिवाय खूप उच्च आउटपुट पॉवर मिळवू शकतात, म्हणजेच चांगली बीम गुणवत्ता मिळू शकते.

एक मुद्दा विचारात घेण्याचा एक मुद्दा असा आहे की क्रायोकूल्ड लेसर क्रिस्टलमध्ये, रेडिएटेड लाइटची बँडविड्थ आणि शोषित प्रकाश कमी होईल, म्हणून तरंगलांबी ट्यूनिंग श्रेणी संकुचित होईल आणि पंप केलेल्या लेसरची लाइन रुंदी आणि तरंगलांबी स्थिरता अधिक कठोर होईल. तथापि, हा प्रभाव सहसा दुर्मिळ असतो.

क्रायोजेनिक कूलिंग सामान्यत: कूलंट वापरते, जसे की लिक्विड नायट्रोजन किंवा लिक्विड हेलियम आणि आदर्शपणे रेफ्रिजरंट लेसर क्रिस्टलला जोडलेल्या ट्यूबद्वारे फिरते. कूलंट वेळेत पुन्हा भरला जातो किंवा बंद लूपमध्ये पुनर्वापर केला जातो. सॉलिडिफिकेशन टाळण्यासाठी, व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये लेसर क्रिस्टल ठेवणे सहसा आवश्यक असते.

कमी तापमानात कार्यरत लेसर क्रिस्टल्सची संकल्पना एम्पलीफायरवर देखील लागू केली जाऊ शकते. टायटॅनियम नीलमणीचा वापर सकारात्मक अभिप्राय एम्पलीफायर करण्यासाठी केला जाऊ शकतो, दहापट वॅट्समधील सरासरी आउटपुट पॉवर.

जरी क्रायोजेनिक कूलिंग डिव्हाइस गुंतागुंत होऊ शकतातलेसर सिस्टम, अधिक सामान्य शीतकरण प्रणाली बर्‍याचदा कमी सोपी असतात आणि क्रायोजेनिक कूलिंगची कार्यक्षमता जटिलतेत काही कमी करण्यास परवानगी देते.