ڪرائيوجينڪ ليزر ڇا آهي؟

گهٽ درجه حرارت تي ڪم ڪندڙ ليزر جو تصور نئون ناهي: تاريخ ۾ ٻيو ليزر ڪرائيوجينڪ هو. شروعات ۾، ڪمري جي حرارت تي آپريشن حاصل ڪرڻ جو تصور ڏکيو هو، ۽ گهٽ درجه حرارت تي ڪم ڪرڻ جو جوش 1990 جي ڏهاڪي ۾ هاءِ پاور ليزر ۽ ايمپليفائر جي ترقي سان شروع ٿيو.

وڏي طاقت ۾ليزر ذريعا، حرارتي اثرات جهڙوڪ ڊيپولرائيزيشن نقصان، حرارتي لينس يا ليزر ڪرسٽل موڙيندڙ ڪارڪردگي کي متاثر ڪري سگهن ٿاروشني جو ذريعو. گھٽ درجه حرارت جي ٿڌي ڪرڻ ذريعي، ڪيترن ئي نقصانڪار حرارتي اثرات کي مؤثر طريقي سان دٻايو وڃي ٿو، يعني، حاصل ٿيندڙ وچولي کي 77K يا اڃا 4K تائين ٿڌو ڪرڻ جي ضرورت آهي. ٿڌي اثر ۾ بنيادي طور تي شامل آهن:

حاصل ٿيندڙ وچولي جي خاصيت واري چالکائي تمام گهڻي روڪي وئي آهي، خاص طور تي ڇاڪاڻ ته رسي جو سراسري آزاد رستو وڌي ويو آهي. نتيجي طور، گرمي پد جي درجي بندي ڊرامائي طور تي گهٽجي ويندي آهي. مثال طور، جڏهن گرمي پد 300K کان 77K تائين گهٽجي ويندو آهي، ته YAG ڪرسٽل جي حرارتي چالکائي ست عنصر وڌي ويندي آهي.

حرارتي پکيڙ جي کوٽائي پڻ تيزيءَ سان گهٽجي ٿي. اهو، گرمي پد جي درجي ۾ گهٽتائي سان گڏ، گهٽ حرارتي لينسنگ اثر جي نتيجي ۾ ٿئي ٿو ۽ ان ڪري دٻاءُ جي ڀڃڪڙي جو امڪان گهٽجي ٿو.

ٿرمو-آپٽيڪل ڪوئفيشينٽ پڻ گهٽجي ويو آهي، جيڪو ٿرمل لينس اثر کي وڌيڪ گهٽائي ٿو.

ناياب زمين آئن جي جذب ڪراس سيڪشن ۾ واڌ بنيادي طور تي حرارتي اثر جي ڪري وسيع ٿيڻ جي گھٽتائي جي ڪري آهي. تنهن ڪري، سنترپتي طاقت گهٽجي ويندي آهي ۽ ليزر گين وڌي ويندي آهي. تنهن ڪري، حد پمپ پاور گهٽجي ويندي آهي، ۽ جڏهن Q سوئچ ڪم ڪري رهيو آهي ته ننڍا دال حاصل ڪري سگهجن ٿا. آئوٽ پٽ ڪپلر جي ٽرانسميشن کي وڌائڻ سان، ڍلون جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو، تنهنڪري پيراسائيٽڪ ڪيفي نقصان جو اثر گهٽ اهم ٿي ويندو آهي.

ڪواسي-ٽي-ليول گين ميڊيم جي ڪل گھٽ سطح جو پارٽيڪل نمبر گھٽجي ويندو آهي، تنهنڪري حد پمپنگ پاور گھٽجي ويندي آهي ۽ پاور ڪارڪردگي بهتر ٿيندي آهي. مثال طور، Yb:YAG، جيڪو 1030nm تي روشني پيدا ڪري ٿو، ڪمري جي حرارت تي ڪواسي-ٽي-ليول سسٽم طور ڏسي سگھجي ٿو، پر 77K تي چار-ليول سسٽم. Er: ساڳيو ئي YAG لاءِ سچ آهي.

حاصل ڪرڻ واري وچولي تي منحصر ڪري، ڪجهه quenching عملن جي شدت گهٽجي ويندي.

مٿين عنصرن سان گڏ، گهٽ درجه حرارت تي آپريشن ليزر جي ڪارڪردگي کي تمام گهڻو بهتر بڻائي سگهي ٿو. خاص طور تي، گهٽ درجه حرارت تي کولنگ ليزر حرارتي اثرات کان سواءِ تمام گهڻي پيداوار جي طاقت حاصل ڪري سگهن ٿا، يعني سٺي بيم معيار حاصل ڪري سگهجي ٿي.

غور ڪرڻ لاءِ هڪ مسئلو اهو آهي ته ڪرائو ڪولڊ ليزر ڪرسٽل ۾، شعاع ٿيل روشني ۽ جذب ٿيل روشني جي بينڊوڊٿ گهٽجي ويندي، تنهنڪري طول موج جي ٽيوننگ رينج تنگ ٿيندي، ۽ پمپ ٿيل ليزر جي لائن ويڪر ۽ طول موج جي استحڪام وڌيڪ سخت هوندي. بهرحال، هي اثر عام طور تي ناياب هوندو آهي.

ڪرائيوجينڪ کولنگ عام طور تي ڪولنٽ استعمال ڪندو آهي، جهڙوڪ مائع نائٽروجن يا مائع هيليم، ۽ مثالي طور تي ريفريجرينٽ ليزر ڪرسٽل سان ڳنڍيل ٽيوب ذريعي گردش ڪندو آهي. ڪولنٽ کي وقت تي ڀريو ويندو آهي يا بند لوپ ۾ ري سائيڪل ڪيو ويندو آهي. مضبوط ٿيڻ کان بچڻ لاءِ، عام طور تي ليزر ڪرسٽل کي ويڪيوم چيمبر ۾ رکڻ ضروري آهي.

گهٽ درجه حرارت تي ڪم ڪندڙ ليزر ڪرسٽل جو تصور ايمپليفائر تي پڻ لاڳو ڪري سگهجي ٿو. ٽائيٽينيم نيلم کي مثبت موٽ ايمپليفائر ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو، جيڪو سراسري آئوٽ پُٽ پاور ڏهه واٽ ۾ آهي.

جيتوڻيڪ ڪرائيوجينڪ کولنگ ڊوائيسز پيچيده ڪري سگهن ٿاليزر سسٽم، وڌيڪ عام کولنگ سسٽم اڪثر گهٽ سادا هوندا آهن، ۽ ڪرائيوجينڪ کولنگ جي ڪارڪردگي پيچيدگي ۾ ڪجهه گهٽتائي جي اجازت ڏئي ٿي.