ክሪዮጀኒክ ሌዘር ምንድን ነው?

የሌዘር ቴክኖሎጂ በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የሚሰራ ጽንሰ-ሀሳብ አዲስ አይደለም፤ በታሪክ ውስጥ ሁለተኛው ሌዘር ክሪዮጀኒክ ነበር። መጀመሪያ ላይ ጽንሰ-ሐሳቡ የክፍል ሙቀት አሠራርን ለማሳካት አስቸጋሪ ነበር፣ እና ለዝቅተኛ የሙቀት መጠን ሥራ ያለው ጉጉት የተጀመረው በ1990ዎቹ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ሌዘሮች እና ማጉያዎች በመገንባት ነበር።

በከፍተኛ ኃይልየሌዘር ምንጮችእንደ ዲፖላራይዜሽን መጥፋት፣ የሙቀት ሌንስ ወይም የሌዘር ክሪስታል መታጠፍ ያሉ የሙቀት ውጤቶች የአጠቃቀም አፈጻጸምን ሊነኩ ይችላሉ።የብርሃን ምንጭበዝቅተኛ የሙቀት መጠን በማቀዝቀዝ፣ ብዙ ጎጂ የሙቀት ተፅእኖዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ መግታት ይቻላል፣ ማለትም የማርሽ መካከለኛው እስከ 77 ኪ.ሜ ወይም እስከ 4 ኪ.ሜ ድረስ ማቀዝቀዝ አለበት። የማቀዝቀዣው ውጤት በዋናነት የሚከተሉትን ያካትታል፡

የጌይን መካከለኛ ባህሪያዊ ኮንዳክሽን በእጅጉ የተገደበ ነው፣ በዋናነት የገመዱ አማካይ ነፃ መንገድ ስለሚጨምር። በዚህም ምክንያት የሙቀት መጠኑ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል። ለምሳሌ፣ የሙቀት መጠኑ ከ300K ወደ 77K ሲቀንስ፣ የYAG ክሪስታል የሙቀት ምህዳሩ በሰባት እጥፍ ይጨምራል።

የሙቀት ስርጭት ኮፊሸንት (thermal diffusion coefficient) በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል። ይህ ከሙቀት ቅልመት መቀነስ ጋር ተዳምሮ የሙቀት ሌንስ ተጽእኖን ይቀንሳል እና በዚህም ምክንያት የጭንቀት መሰንጠቅ እድልን ይቀንሳል።

የሙቀት-ኦፕቲካል ኮፊሸንት እንዲሁ ይቀንሳል፣ ይህም የሙቀት ሌንስን ተፅእኖ የበለጠ ይቀንሳል።

የብርቅዬ የምድር አዮን የመምጠጥ መስቀል ክፍል መጨመር በዋናነት የሚከሰተው በሙቀት ተጽእኖ ምክንያት የሚፈጠረውን የማስፋፋት መጠን በመቀነሱ ነው። ስለዚህ የሙሌት ኃይል ይቀንሳል እና የሌዘር ትርፍ ይጨምራል። ስለዚህ የገደቡ ፓምፕ ኃይል ይቀንሳል፣ እና የQ ማብሪያ / ማጥፊያው ሲሰራ አጭር ምቶች ማግኘት ይቻላል። የውጤት ማገናኛውን ማስተላለፊያ በመጨመር የቁልቁለት ቅልጥፍና ሊሻሻል ይችላል፣ ስለዚህ የጥገኛ ጉድጓድ ኪሳራ ውጤት ብዙም አስፈላጊ አይሆንም።

የኳሲ-ሶስት-ደረጃ ትርፍ መካከለኛ አጠቃላይ ዝቅተኛ ደረጃ የቅንጣት ቁጥር ይቀንሳል፣ ስለዚህ የገደቡ ፓምፕ ኃይል ይቀንሳል እና የኃይል ቅልጥፍናው ይሻሻላል። ለምሳሌ፣ በ1030nm ብርሃን የሚያመነጨው Yb:YAG፣ በክፍል ሙቀት ውስጥ እንደ ባለ ሶስት-ደረጃ ስርዓት ሊታይ ይችላል፣ ነገር ግን በ77K ባለ አራት-ደረጃ ስርዓት ሊታይ ይችላል። Er: ለYAGም ተመሳሳይ ነው።

እንደ ግሬይን መካከለኛ መጠን፣ የአንዳንድ የማጥፋት ሂደቶች ጥንካሬ ይቀንሳል።

ከላይ ከተጠቀሱት ምክንያቶች ጋር ተዳምሮ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው አሠራር የሌዘርን አፈጻጸም በእጅጉ ሊያሻሽል ይችላል። በተለይም ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው የማቀዝቀዣ ሌዘር ያለ የሙቀት ተፅእኖዎች በጣም ከፍተኛ የውጤት ኃይል ማግኘት ይችላል፣ ማለትም ጥሩ የጨረር ጥራት ማግኘት ይቻላል።

አንድ ሊታሰብበት የሚገባ ጉዳይ በክሪዮኮሎድ ሌዘር ክሪስታል ውስጥ የጨረሰው ብርሃን እና የተወሰደው ብርሃን የመተላለፊያ ይዘት ይቀንሳል፣ ስለዚህ የሞገድ ርዝመት ማስተካከያ ክልል ጠባብ ይሆናል፣ እና የፓምፕ ሌዘር የመስመር ስፋት እና የሞገድ ርዝመት መረጋጋት የበለጠ ጥብቅ ይሆናል። ሆኖም፣ ይህ ውጤት ብዙውን ጊዜ እምብዛም ያልተለመደ ነው።

ክሪዮጂኒክ ማቀዝቀዣ ብዙውን ጊዜ እንደ ፈሳሽ ናይትሮጅን ወይም ፈሳሽ ሂሊየም ያሉ ማቀዝቀዣዎችን ይጠቀማል፣ እና በምርጥ ሁኔታ ማቀዝቀዣው ከሌዘር ክሪስታል ጋር በተያያዘ ቱቦ ውስጥ ይሰራጫል። ማቀዝቀዣው በጊዜ ሂደት ይተካል ወይም በተዘጋ ዑደት እንደገና ጥቅም ላይ ይውላል። ማጠናከሪያን ለማስወገድ የሌዘር ክሪስታሉን በቫክዩም ክፍል ውስጥ ማስቀመጥ ብዙውን ጊዜ አስፈላጊ ነው።

በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የሚሰሩ የሌዘር ክሪስታሎች ጽንሰ-ሀሳብ በአምፕሊፋየሮች ላይም ሊተገበር ይችላል። ቲታኒየም ሰንፔር አዎንታዊ ግብረመልስ ማጉያ (አምፕሊፋየር) ለመፍጠር ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል፣ ይህም በአስር ዋት ውስጥ አማካይ የውጤት ኃይል ነው።

ምንም እንኳን ክሪዮጂኒክ የማቀዝቀዣ መሳሪያዎች ውስብስብ ሊሆኑ ቢችሉምየሌዘር ስርዓቶች, የተለመዱ የማቀዝቀዣ ስርዓቶች ብዙውን ጊዜ ቀላል አይደሉም፣ እና የክሪዮጂኒክ ማቀዝቀዣ ውጤታማነት ውስብስብነትን በተወሰነ ደረጃ ለመቀነስ ያስችላል።