Wat ass e kryogene Laser

D'Konzept vu Laser déi bei niddregen Temperaturen funktionnéieren ass net nei: den zweeten Laser an der Geschicht war kryogen. Ufank, war d'Konzept schwéier Raumtemperatur Operatioun z'erreechen, an d'Begeeschterung fir niddereg-Temperatur Aarbecht ugefaang an den 1990er mat der Entwécklung vun héich-Muecht Laser an amplifiers.

An héich MuechtLaser Quellenthermesch Effekter wéi Depolariséierungsverloscht, thermesch Lens oder Laser-Kristallbéi kënnen d'Leeschtung vun derLiichtquell. Duerch niddereg Temperatur Ofkillung kënne vill schiedlech thermesch Effekter effektiv ënnerdréckt ginn, dat heescht, de Gewënnmedium muss op 77K oder souguer 4K ofgekillt ginn. De Killeffekt enthält haaptsächlech:

Déi charakteristesch Konduktivitéit vum Gewënnmedium gëtt staark hemmt, haaptsächlech well de mëttlere fräie Wee vum Seel erhéicht gëtt. Als Resultat fällt den Temperaturgradient dramatesch erof. Zum Beispill, wann d'Temperatur vun 300K op 77K erofgesat gëtt, erhéicht d'thermesch Konduktivitéit vum YAG-Kristall ëm e Faktor vu siwen.

Den thermeschen Diffusiounskoeffizient fällt och staark erof. Dëst, zesumme mat enger Reduktioun vum Temperaturgradient, féiert zu engem reduzéierten thermesche Lenseffekt an dofir eng reduzéiert Wahrscheinlechkeet vu Stressbroch.

Den thermo-opteschen Koeffizient gëtt och reduzéiert, wat den thermesche Lenseffekt weider reduzéiert.

D'Erhéijung vun der Absorptiounsquerschnëtt vu rare Äerdionen ass haaptsächlech wéinst der Ofsenkung vun der Verbreedung verursaacht duerch thermesch Effekt. Dofir gëtt d'Sättigungskraaft reduzéiert an de Lasergewinn erhéicht. Dofir gëtt d'Schwellpompelkraaft reduzéiert, a méi kuerz Impulser kënne kritt ginn wann de Q-Schalter funktionnéiert. Duerch d'Erhéijung vun der Iwwerdroung vum Ausgangskoppler kann d'Hängeffizienz verbessert ginn, sou datt de parasitäre Kavitéitverloscht Effekt manner wichteg gëtt.

D'Partikelzuel vum gesamt nidderegen Niveau vum quasi-dräi-Niveau Gewënnmedium gëtt reduzéiert, sou datt d'Schwellpompelkraaft reduzéiert gëtt an d'Muechteffizienz verbessert gëtt. Zum Beispill, Yb: YAG, déi Liicht op 1030nm produzéiert, kann als quasi-dräi-Niveau System bei Raumtemperatur gesi ginn, awer e véier-Niveau System op 77K. Er: Datselwecht gëllt fir YAG.

Ofhängeg vum Gewënnmedium gëtt d'Intensitéit vun e puer Ausschlëssprozess reduzéiert.

Kombinéiert mat den uewe genannte Faktoren, kann d'Temperaturoperatioun d'Leeschtung vum Laser staark verbesseren. Besonnesch niddereg Temperatur Killlaser kënne ganz héich Ausgangskraaft ouni thermesch Effekter kréien, dat heescht eng gutt Strahlqualitéit ka kritt ginn.

Een Thema fir ze berécksiichtegen ass datt an engem cryogekillte Laserkristall d'Bandbreed vum ausgestrahlte Liicht an dem absorbéierte Liicht reduzéiert ginn, sou datt d'Wellenlängttuningberäich méi schmuel wäert sinn, an d'Linnbreed an d'Wellenlängtstabilitéit vum gepompelten Laser wäert méi streng sinn. . Wéi och ëmmer, dësen Effekt ass normalerweis rar.

Cryogenic Ofkillung benotzt normalerweis e Killmëttel, wéi flëssege Stickstoff oder flëssege Helium, an am Idealfall zirkuléiert de Kältemëttel duerch e Rouer, deen un engem Laserkristall befestegt ass. Coolant gëtt an der Zäit ersat oder an enger zouener Schleife recycléiert. Fir d'Verstäerkung ze vermeiden, ass et normalerweis néideg de Laserkristall an enger Vakuumkammer ze placéieren.

D'Konzept vu Laserkristaller, déi bei niddregen Temperaturen operéieren, kënnen och op Verstärker applizéiert ginn. Titan Saphir ka benotzt ginn fir positive Feedback Verstärker ze maachen, déi duerchschnëttlech Ausgangskraaft an Zénger vu Watt.

Obwuel cryogenic Killmëttel Apparater komplizéiere kënnenLaser Systemer, méi heefeg Killsystemer sinn oft manner einfach, an d'Effizienz vun der kryogener Ofkillung erlaabt eng Reduktioun vun der Komplexitéit.