கிரையோஜெனிக் லேசர் என்றால் என்ன?

குறைந்த வெப்பநிலையில் இயங்கும் லேசர்கள் என்ற கருத்து புதியதல்ல: வரலாற்றில் உருவாக்கப்பட்ட இரண்டாவது லேசர், கிரையோஜெனிக் வகையைச் சேர்ந்தது. ஆரம்பத்தில், இந்தக் கருத்தை அறை வெப்பநிலையில் செயல்படுத்துவது கடினமாக இருந்தது, மேலும் 1990-களில் உயர் சக்தி லேசர்கள் மற்றும் பெருக்கிகளின் வளர்ச்சியுடன் குறைந்த வெப்பநிலைப் பணிகளுக்கான ஆர்வம் தொடங்கியது.

உயர் சக்தியில்லேசர் மூலங்கள்டிபோலரைசேஷன் இழப்பு, வெப்ப லென்ஸ் அல்லது லேசர் படிக வளைவு போன்ற வெப்ப விளைவுகள் செயல்திறனைப் பாதிக்கலாம்.ஒளி மூலம்குறைந்த வெப்பநிலை குளிர்வித்தல் மூலம், பல தீங்கு விளைவிக்கும் வெப்ப விளைவுகளைத் திறம்பட அடக்க முடியும், அதாவது, பெருக்க ஊடகத்தை 77K அல்லது 4K வரை குளிர்விக்க வேண்டும். இந்தக் குளிர்வித்தல் விளைவில் முக்கியமாக அடங்குபவை:

முக்கியமாக கயிற்றின் சராசரி தடையற்ற பாதை அதிகரிப்பதால், ஆதாய ஊடகத்தின் சிறப்பியல்பு கடத்துத்திறன் பெருமளவில் தடுக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, வெப்பநிலை சாய்வு வியத்தகு அளவில் குறைகிறது. உதாரணமாக, வெப்பநிலை 300K-இலிருந்து 77K-ஆகக் குறைக்கப்படும்போது, ​​YAG படிகத்தின் வெப்பக் கடத்துத்திறன் ஏழு மடங்கு அதிகரிக்கிறது.

வெப்பப் பரவல் குணகமும் கடுமையாகக் குறைகிறது. இது, வெப்பநிலைச் சரிவில் ஏற்படும் குறைப்புடன் சேர்ந்து, வெப்ப லென்சிங் விளைவைக் குறைத்து, அதன் விளைவாக அழுத்த முறிவு ஏற்படுவதற்கான சாத்தியக்கூறையும் குறைக்கிறது.

வெப்ப-ஒளியியல் குணகமும் குறைக்கப்படுவதால், வெப்ப வில்லை விளைவு மேலும் குறைகிறது.

அரிய மண் அயனியின் உட்கிரகிப்பு குறுக்குவெட்டுப் பரப்பின் அதிகரிப்பு, முக்கியமாக வெப்ப விளைவால் ஏற்படும் விரிவு குறைவதாலேயே ஏற்படுகிறது. எனவே, செறிவூட்டல் திறன் குறைந்து, லேசர் ஆதாயம் அதிகரிக்கிறது. இதன் விளைவாக, தொடக்க பம்ப் திறன் குறைகிறது, மேலும் Q சுவிட்ச் இயங்கும்போது குறுகிய துடிப்புகளைப் பெற முடிகிறது. வெளியீட்டு இணைப்பியின் ஊடுருவுத்திறனை அதிகரிப்பதன் மூலம், சரிவுத் திறனை மேம்படுத்த முடியும், அதனால் ஒட்டுண்ணி குழி இழப்பு விளைவு முக்கியத்துவம் குறைகிறது.

குவாசி-மூன்று-நிலை ஆதாய ஊடகத்தின் மொத்த கீழ்நிலைத் துகள்களின் எண்ணிக்கை குறைக்கப்படுவதால், தொடக்கநிலை உந்தி ஆற்றல் குறைந்து, ஆற்றல் திறன் மேம்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, 1030nm-ல் ஒளியை உருவாக்கும் Yb:YAG-ஐ, அறை வெப்பநிலையில் ஒரு குவாசி-மூன்று-நிலை அமைப்பாகவும், ஆனால் 77K-ல் ஒரு நான்கு-நிலை அமைப்பாகவும் காணலாம். Er: YAG-க்கும் இதுவே பொருந்தும்.

பெருக்க ஊடகத்தைப் பொறுத்து, சில தணிப்புச் செயல்முறைகளின் தீவிரம் குறைக்கப்படும்.

மேற்கூறிய காரணிகளுடன் இணைந்து, குறைந்த வெப்பநிலை செயல்பாடு லேசரின் செயல்திறனைப் பெரிதும் மேம்படுத்தும். குறிப்பாக, குறைந்த வெப்பநிலை குளிர்விப்பு லேசர்களால் வெப்ப விளைவுகள் இன்றி மிக அதிக வெளியீட்டுத் திறனைப் பெற முடியும், அதாவது, நல்ல கற்றைத் தரத்தை அடைய முடியும்.

கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய ஒரு விஷயம் என்னவென்றால், குளிரூட்டப்பட்ட லேசர் படிகத்தில், வெளிப்படும் ஒளி மற்றும் உறிஞ்சப்படும் ஒளியின் அலைவரிசை அகலம் குறைக்கப்படும். அதனால், அலைநீள சரிசெய்தல் வரம்பு குறுகலாக இருக்கும், மேலும் உந்தப்பட்ட லேசரின் வரி அகலம் மற்றும் அலைநீள நிலைத்தன்மை மிகவும் கண்டிப்பானதாக இருக்கும். இருப்பினும், இந்த விளைவு பொதுவாக அரிதானது.

குறைந்த வெப்பநிலை குளிர்வித்தல் முறையில் பொதுவாக திரவ நைட்ரஜன் அல்லது திரவ ஹீலியம் போன்ற ஒரு குளிரூட்டி பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும், உகந்த நிலையில், அந்தக் குளிரூட்டியானது ஒரு லேசர் படிகத்துடன் இணைக்கப்பட்ட குழாய் வழியாகச் சுழற்சி செய்கிறது. குளிரூட்டியானது உரிய நேரத்தில் மீண்டும் நிரப்பப்படுகிறது அல்லது ஒரு மூடிய சுழற்சி முறையில் மறுசுழற்சி செய்யப்படுகிறது. திடமாவதைத் தவிர்ப்பதற்காக, லேசர் படிகத்தை ஒரு வெற்றிட அறையில் வைப்பது பொதுவாக அவசியமாகிறது.

குறைந்த வெப்பநிலையில் இயங்கும் லேசர் படிகங்களின் கோட்பாட்டைப் பெருக்கிகளுக்கும் பயன்படுத்தலாம். டைட்டானியம் சபையரைப் பயன்படுத்தி நேர்மறைப் பின்னூட்டப் பெருக்கியை உருவாக்கலாம், இதன் சராசரி வெளியீட்டுத் திறன் பத்து வாட்களில் இருக்கும்.

கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டும் சாதனங்கள் சிக்கலை ஏற்படுத்தக்கூடும் என்றாலும்லேசர் அமைப்புகள்மேலும், பொதுவான குளிரூட்டும் அமைப்புகள் பெரும்பாலும் எளிமையற்றவையாக இருக்கும் நிலையில், கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டலின் செயல்திறன் அதன் சிக்கலான தன்மையை ஓரளவு குறைக்க உதவுகிறது.