Ի՞նչ է «կրիոգեն լազերը»:Փաստորեն դա ալազերայինորը պահանջում է ցածր ջերմաստիճանի շահագործում շահույթի միջավայրում:
Ցածր ջերմաստիճանում գործող լազերների գաղափարը նոր չէ. պատմության մեջ երկրորդ լազերը կրիոգեն էր:Սկզբում հայեցակարգը դժվար էր հասնել սենյակային ջերմաստիճանի շահագործման, իսկ ցածր ջերմաստիճանի աշխատանքի խանդավառությունը սկսվեց 1990-ականներին՝ բարձր հզորության լազերների և ուժեղացուցիչների մշակմամբ:
Բարձր հզորության մեջլազերային աղբյուրներՋերմային էֆեկտները, ինչպիսիք են ապաբևեռացման կորուստը, ջերմային ոսպնյակի կամ բյուրեղների լազերային ճկումը, կարող են ազդել սարքի աշխատանքի վրա:Լույսի աղբյուր.Ցածր ջերմաստիճանի սառեցման միջոցով շատ վնասակար ջերմային ազդեցությունները կարող են արդյունավետ կերպով ճնշվել, այսինքն, անհրաժեշտ է, որ ձեռք բերված միջավայրը սառեցվի մինչև 77K կամ նույնիսկ 4K:Սառեցման ազդեցությունը հիմնականում ներառում է.
Ձեռքի միջավայրի բնորոշ հաղորդունակությունը մեծապես արգելակվում է հիմնականում այն պատճառով, որ ճոպանի միջին ազատ ուղին մեծանում է:Արդյունքում, ջերմաստիճանի գրադիենտը կտրուկ նվազում է:Օրինակ, երբ ջերմաստիճանը իջեցվում է 300K-ից մինչև 77K, YAG բյուրեղի ջերմային հաղորդունակությունը բարձրանում է յոթ անգամ:
Կտրուկ նվազում է նաեւ ջերմային դիֆուզիայի գործակիցը։Սա, ջերմաստիճանի գրադիենտի նվազման հետ մեկտեղ, հանգեցնում է ջերմային ոսպնյակի ազդեցության նվազեցմանը և, հետևաբար, սթրեսի խզման հավանականության նվազեցմանը:
Նվազում է նաև ջերմաօպտիկական գործակիցը, ինչը հետագայում նվազեցնում է ջերմային ոսպնյակի ազդեցությունը:
Հազվագյուտ հողային իոնի կլանման խաչմերուկի ավելացումը հիմնականում պայմանավորված է ջերմային ազդեցության հետևանքով առաջացած ընդլայնման նվազմամբ:Հետեւաբար, հագեցվածության հզորությունը նվազում է, իսկ լազերային շահույթը մեծանում է:Հետևաբար, պոմպի շեմային հզորությունը նվազում է, և ավելի կարճ իմպուլսներ կարելի է ստանալ, երբ Q անջատիչը աշխատում է:Մեծացնելով ելքային կցորդի հաղորդունակությունը՝ թեքության արդյունավետությունը կարող է բարելավվել, ուստի պարազիտային խոռոչի կորստի էֆեկտը դառնում է պակաս կարևոր:
Քվազի-եռաստիճան շահույթի միջավայրի ընդհանուր ցածր մակարդակի մասնիկների թիվը կրճատվում է, ուստի պոմպային շեմային հզորությունը կրճատվում է և էներգիայի արդյունավետությունը բարելավվում է:Օրինակ, Yb:YAG-ը, որը լույս է արտադրում 1030 նմ-ով, կարելի է դիտարկել որպես սենյակային ջերմաստիճանում գրեթե երեք մակարդակի համակարգ, բայց 77K տիրույթում չորս մակարդակի համակարգ:Էր: Նույնը վերաբերում է YAG-ին:
Կախված շահույթի միջավայրից, որոշ մարման գործընթացների ինտենսիվությունը կնվազի:
Վերոնշյալ գործոնների հետ զուգակցված՝ ցածր ջերմաստիճանի շահագործումը կարող է զգալիորեն բարելավել լազերի աշխատանքը:Մասնավորապես, ցածր ջերմաստիճանի հովացման լազերները կարող են ստանալ շատ բարձր ելքային հզորություն՝ առանց ջերմային էֆեկտների, այսինքն՝ կարելի է ստանալ ճառագայթների լավ որակ:
Պետք է հաշվի առնել մեկ հարց, որ սառեցված լազերային բյուրեղներում ճառագայթվող լույսի և ներծծվող լույսի թողունակությունը կկրճատվի, ուստի ալիքի երկարության թյունինգի միջակայքն ավելի նեղ կլինի, իսկ պոմպային լազերի գծի լայնությունը և ալիքի երկարության կայունությունը ավելի խիստ կլինեն: .Այնուամենայնիվ, այս ազդեցությունը սովորաբար հազվադեպ է լինում:
Կրիոգեն հովացման համար սովորաբար օգտագործվում է հովացուցիչ նյութ, ինչպիսին է հեղուկ ազոտը կամ հեղուկ հելիումը, և իդեալականորեն սառնագենտը շրջանառվում է լազերային բյուրեղին կցված խողովակի միջով:Հովացուցիչ նյութը ժամանակին համալրվում է կամ վերամշակվում փակ օղակով:Պնդացումից խուսափելու համար սովորաբար անհրաժեշտ է լազերային բյուրեղը տեղադրել վակուումային խցիկում։
Ցածր ջերմաստիճանում գործող լազերային բյուրեղների հայեցակարգը կարող է կիրառվել նաև ուժեղացուցիչների համար:Տիտանի շափյուղան կարող է օգտագործվել դրական արձագանքի ուժեղացուցիչ պատրաստելու համար, միջին ելքային հզորությունը տասնյակ վտներով:
Չնայած կրիոգեն հովացման սարքերը կարող են բարդացնելլազերային համակարգեր, ավելի տարածված հովացման համակարգերը հաճախ ավելի քիչ պարզ են, և կրիոգեն հովացման արդյունավետությունը թույլ է տալիս որոշակիորեն նվազեցնել բարդությունը:
Հրապարակման ժամանակը՝ Հուլիս-14-2023