ક્રાયોજેનિક લેસર શું છે

નીચા તાપમાને કાર્યરત લેસરોની કલ્પના નવી નથી: ઇતિહાસમાં બીજો લેસર ક્રાયોજેનિક હતો. શરૂઆતમાં, ઓરડાના તાપમાને કામગીરી પ્રાપ્ત કરવી મુશ્કેલ હતું, અને 1990 ના દાયકામાં ઉચ્ચ-પાવર લેસરો અને એમ્પ્લીફાયર્સના વિકાસથી ઓછા તાપમાનના કાર્ય માટેનો ઉત્સાહ શરૂ થયો.

ઉચ્ચ શક્તિલેસર સ્ત્રોતો, ડિપ્લોરાઇઝેશન લોસ, થર્મલ લેન્સ અથવા લેસર ક્રિસ્ટલ બેન્ડિંગ જેવી થર્મલ ઇફેક્ટ્સ પ્રભાવને અસર કરી શકે છેપ્રકાશ સ્ત્રોત. નીચા તાપમાને ઠંડક દ્વારા, ઘણી હાનિકારક થર્મલ અસરોને અસરકારક રીતે દબાવવામાં આવી શકે છે, એટલે કે, ગેઇન માધ્યમને 77k અથવા તો 4K સુધી ઠંડુ કરવાની જરૂર છે. ઠંડક અસરમાં મુખ્યત્વે શામેલ છે:

ગેઇન માધ્યમની લાક્ષણિકતા વાહકતા મોટા પ્રમાણમાં અટકાવવામાં આવે છે, મુખ્યત્વે કારણ કે દોરડાનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ વધ્યો છે. પરિણામે, તાપમાનનું grad ાળ નાટકીય રીતે ઘટે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે તાપમાન 300 કેથી 77 કે સુધી ઘટાડવામાં આવે છે, ત્યારે વાયએજી ક્રિસ્ટલની થર્મલ વાહકતા સાતના પરિબળ દ્વારા વધે છે.

થર્મલ ફેલાવો ગુણાંક પણ તીવ્ર ઘટાડો થાય છે. આ, તાપમાનના grad ાળમાં ઘટાડો સાથે, થર્મલ લેન્સિંગ અસરમાં ઘટાડો થાય છે અને તેથી તાણના ભંગાણની સંભાવના ઓછી થાય છે.

થર્મો- opt પ્ટિકલ ગુણાંક પણ ઘટાડવામાં આવે છે, જે થર્મલ લેન્સની અસરને વધુ ઘટાડે છે.

દુર્લભ પૃથ્વી આયનનો શોષણ ક્રોસ સેક્શનનો વધારો મુખ્યત્વે થર્મલ અસરને કારણે વિસ્તૃત થવાના ઘટાડાને કારણે છે. તેથી, સંતૃપ્તિ શક્તિ ઓછી થાય છે અને લેસર ગેઇન વધે છે. તેથી, થ્રેશોલ્ડ પંપ પાવર ઘટાડવામાં આવે છે, અને જ્યારે ક્યૂ સ્વીચ કાર્યરત હોય ત્યારે ટૂંકી કઠોળ મેળવી શકાય છે. આઉટપુટ કપ્લરના ટ્રાન્સમિટન્સમાં વધારો કરીને, ope ાળ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકાય છે, તેથી પરોપજીવી પોલાણની ખોટની અસર ઓછી મહત્વપૂર્ણ બને છે.

અર્ધ-ત્રણ-સ્તરના ગેઇન માધ્યમના કુલ નીચલા સ્તરની કણોની સંખ્યામાં ઘટાડો થાય છે, તેથી થ્રેશોલ્ડ પમ્પિંગ પાવર ઘટાડવામાં આવે છે અને શક્તિ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થયો છે. ઉદાહરણ તરીકે, વાયબી: વાયએજી, જે 1030nm પર પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે, તે ઓરડાના તાપમાને અર્ધ-ત્રણ-સ્તરની સિસ્ટમ તરીકે જોઇ શકાય છે, પરંતુ 77k પર ચાર-સ્તરની સિસ્ટમ છે. ER: યાગ માટે પણ એવું જ છે.

ગેઇન માધ્યમના આધારે, કેટલીક ક્વેંચિંગ પ્રક્રિયાઓની તીવ્રતા ઓછી થશે.

ઉપરોક્ત પરિબળો સાથે સંયુક્ત, નીચા તાપમાનનું સંચાલન લેસરની કામગીરીમાં મોટા પ્રમાણમાં સુધારો કરી શકે છે. ખાસ કરીને, નીચા તાપમાને ઠંડક લેસરો થર્મલ ઇફેક્ટ્સ વિના ખૂબ power ંચી આઉટપુટ પાવર મેળવી શકે છે, એટલે કે, સારી બીમની ગુણવત્તા મેળવી શકાય છે.

ધ્યાનમાં લેવાનો એક મુદ્દો એ છે કે ક્રિઓક્યુલ્ડ લેસર ક્રિસ્ટલમાં, રેડિયેટ લાઇટની બેન્ડવિડ્થ અને શોષિત પ્રકાશમાં ઘટાડો થશે, તેથી તરંગલંબાઇ ટ્યુનિંગ રેન્જ સાંકડી હશે, અને પમ્પ લેસરની રેખાની પહોળાઈ અને તરંગલંબાઇ સ્થિરતા વધુ કડક હશે. જો કે, આ અસર સામાન્ય રીતે દુર્લભ હોય છે.

ક્રાયોજેનિક ઠંડક સામાન્ય રીતે શીતકનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે લિક્વિડ નાઇટ્રોજન અથવા લિક્વિડ હિલીયમ, અને આદર્શ રીતે રેફ્રિજન્ટ લેસર ક્રિસ્ટલ સાથે જોડાયેલ ટ્યુબ દ્વારા ફેલાય છે. શીતક સમય પર ફરી ભરવામાં આવે છે અથવા બંધ લૂપમાં રિસાયકલ કરવામાં આવે છે. નક્કરકરણને ટાળવા માટે, સામાન્ય રીતે લેસર ક્રિસ્ટલને વેક્યુમ ચેમ્બરમાં મૂકવું જરૂરી છે.

નીચા તાપમાને કાર્યરત લેસર સ્ફટિકોની વિભાવના એમ્પ્લીફાયર્સ પર પણ લાગુ થઈ શકે છે. ટાઇટેનિયમ નીલમનો ઉપયોગ સકારાત્મક પ્રતિસાદ એમ્પ્લીફાયર બનાવવા માટે થઈ શકે છે, દસ વોટમાં સરેરાશ આઉટપુટ પાવર.

જોકે ક્રાયોજેનિક ઠંડક ઉપકરણો જટિલ બનાવી શકે છેલેસર સિસ્ટમો, વધુ સામાન્ય ઠંડક પ્રણાલી ઘણીવાર ઓછી સરળ હોય છે, અને ક્રાયોજેનિક ઠંડકની કાર્યક્ષમતા જટિલતામાં કેટલાક ઘટાડાની મંજૂરી આપે છે.