Zer da laser kriogeniko bat?

Tenperatura baxuetan funtzionatzen duten laserren kontzeptua ez da berria: historiako bigarren laserra kriogenikoa izan zen. Hasieran, kontzeptua zaila zen giro-tenperaturan funtzionatzea lortzeko, eta tenperatura baxuko lanarekiko ilusioa 1990eko hamarkadan hasi zen, potentzia handiko laserrak eta anplifikadoreak garatu zirenean.

Potentzia handian.laser iturriak, despolarizazio-galerak, lente termikoak edo laser kristalaren tolesturak bezalako efektu termikoek eragina izan dezakete errendimenduanargi-iturriTenperatura baxuko hoztearen bidez, efektu termiko kaltegarri asko eraginkortasunez kendu daitezke, hau da, irabazi-euskarria 77K-ra edo 4K-ra ere hoztu behar da. Hozte-efektuak batez ere honako hauek ditu:

Irabazle-euskarriaren eroankortasun karakteristikoa asko inhibitzen da, batez ere sokaren batez besteko bide librea handitzen delako. Ondorioz, tenperatura-gradientea izugarri jaisten da. Adibidez, tenperatura 300K-tik 77K-ra jaisten denean, YAG kristalaren eroankortasun termikoa zazpi aldiz handitzen da.

Difusio termikoaren koefizientea ere nabarmen jaisten da. Honek, tenperatura-gradientearen murrizketarekin batera, lente termikoaren efektua murrizten du eta, beraz, tentsio-hausturaren probabilitatea murrizten du.

Koefiziente termo-optikoa ere murrizten da, lente termikoaren efektua are gehiago murriztuz.

Lur arraroen ioien xurgapen-sekzioaren handitzea batez ere efektu termikoak eragindako zabaltzearen gutxitzearen ondorioz gertatzen da. Beraz, saturazio-potentzia murriztu egiten da eta laser-irabazia handitu. Beraz, ponpaketa-potentzia atalasea murriztu egiten da, eta pultsu laburragoak lor daitezke Q etengailua funtzionatzen duenean. Irteerako akoplagailuaren transmitantzia handituz, malda-eraginkortasuna hobetu daiteke, beraz, barrunbe parasitoaren galera-efektua garrantzi gutxiago hartzen du.

Ia hiru mailako irabazi-euskarri osoaren maila baxuko partikula kopurua murrizten da, beraz, atalase-ponpaketa potentzia murrizten da eta potentzia-eraginkortasuna hobetzen da. Adibidez, Yb:YAG, 1030 nm-tan argia sortzen duena, ia hiru mailako sistema gisa ikus daiteke giro-tenperaturan, baina lau mailako sistema gisa 77K-tan. Er: Gauza bera gertatzen da YAG-rekin.

Irabazi-euskarriaren arabera, itzaltze-prozesu batzuen intentsitatea murriztuko da.

Goiko faktoreekin batera, tenperatura baxuko funtzionamenduak laserraren errendimendua asko hobetu dezake. Bereziki, tenperatura baxuko hozte-laserrek irteera-potentzia oso handia lor dezakete efektu termikorik gabe, hau da, izpi-kalitate ona lor daiteke.

Kontuan hartu beharreko gai bat da kriohoztutako laser kristal batean, erradiatutako argiaren banda-zabalera eta xurgatutako argia murriztuko direla, beraz, uhin-luzeraren doikuntza-tartea estuagoa izango dela, eta ponpatutako laserraren lerro-zabalera eta uhin-luzeraren egonkortasuna zorrotzagoak izango direla. Hala ere, efektu hau normalean arraroa da.

Hozte kriogenikoak normalean hozgarri bat erabiltzen du, hala nola nitrogeno likidoa edo helio likidoa, eta, idealki, hozgarria laser kristal bati lotutako hodi batetik zirkulatzen da. Hozgarria denboran berritzen da edo zirkuitu itxi batean birziklatzen da. Solidotzea saihesteko, normalean laser kristala huts-ganbera batean jarri behar da.

Tenperatura baxuetan funtzionatzen duten laser kristalen kontzeptua anplifikadoreetan ere aplika daiteke. Titaniozko zafiroa erabil daiteke feedback positiboko anplifikadoreak egiteko, batez besteko irteerako potentzia hamarnaka wattetan.

Hozte kriogenikoko gailuek zaildu dezaketen arrenlaser sistemak, hozte-sistema ohikoagoak askotan ez dira hain sinpleak, eta hozte kriogenikoaren eraginkortasunak konplexutasuna murriztea ahalbidetzen du.