ক্রায়োজেনিক লেজার কি

কম তাপমাত্রায় কাজ করা লেজারের ধারণাটি নতুন নয়: ইতিহাসের দ্বিতীয় লেজারটি ছিল ক্রায়োজেনিক। প্রাথমিকভাবে, ধারণাটি কক্ষ তাপমাত্রা অপারেশন অর্জন করা কঠিন ছিল, এবং নিম্ন-তাপমাত্রার কাজের জন্য উত্সাহ 1990 এর দশকে উচ্চ-শক্তি লেজার এবং পরিবর্ধকগুলির বিকাশের সাথে শুরু হয়েছিল।

উচ্চ ক্ষমতায়লেজার উত্স, তাপীয় প্রভাব যেমন ডিপোলারাইজেশন লস, থার্মাল লেন্স বা লেজার ক্রিস্টাল বেন্ডিং এর কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করতে পারেআলোর উৎস. নিম্ন তাপমাত্রার শীতলকরণের মাধ্যমে, অনেক ক্ষতিকারক তাপীয় প্রভাব কার্যকরভাবে দমন করা যেতে পারে, অর্থাৎ, লাভের মাধ্যমটিকে 77K বা এমনকি 4K পর্যন্ত ঠান্ডা করা প্রয়োজন। শীতল প্রভাব প্রধানত অন্তর্ভুক্ত:

লাভ মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যগত পরিবাহিতা ব্যাপকভাবে বাধাপ্রাপ্ত হয়, প্রধানত কারণ দড়ির গড় মুক্ত পথ বৃদ্ধি পায়। ফলস্বরূপ, তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট নাটকীয়ভাবে হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, যখন তাপমাত্রা 300K থেকে 77K-এ নামিয়ে আনা হয়, তখন YAG স্ফটিকের তাপ পরিবাহিতা সাতটি ফ্যাক্টর দ্বারা বৃদ্ধি পায়।

তাপীয় প্রসারণ সহগও তীব্রভাবে হ্রাস পায়। এটি একসাথে তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্টের হ্রাসের সাথে, তাপীয় লেন্সিং প্রভাব হ্রাস করে এবং তাই স্ট্রেস ফেটে যাওয়ার সম্ভাবনা হ্রাস পায়।

থার্মো-অপটিক্যাল সহগও হ্রাস করা হয়, তাপীয় লেন্সের প্রভাবকে আরও কমিয়ে দেয়।

বিরল আর্থ আয়নের শোষণ ক্রস সেকশনের বৃদ্ধি প্রধানত তাপীয় প্রভাব দ্বারা সৃষ্ট প্রসারণ হ্রাসের কারণে। অতএব, স্যাচুরেশন শক্তি হ্রাস করা হয় এবং লেজার লাভ বৃদ্ধি পায়। অতএব, থ্রেশহোল্ড পাম্প শক্তি হ্রাস করা হয়, এবং Q সুইচ অপারেটিং যখন ছোট ডাল প্রাপ্ত করা যেতে পারে। আউটপুট কাপলারের ট্রান্সমিট্যান্স বৃদ্ধি করে, ঢালের দক্ষতা উন্নত করা যেতে পারে, তাই পরজীবী গহ্বরের ক্ষতির প্রভাব কম গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে।

কোয়াসি-থ্রি-লেভেল লাভ মিডিয়ামের মোট নিম্ন স্তরের কণা সংখ্যা হ্রাস পেয়েছে, তাই থ্রেশহোল্ড পাম্পিং শক্তি হ্রাস করা হয়েছে এবং পাওয়ার দক্ষতা উন্নত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, Yb:YAG, যা 1030nm এ আলো উৎপন্ন করে, ঘরের তাপমাত্রায় একটি আধা-তিন-স্তরীয় সিস্টেম হিসাবে দেখা যায়, কিন্তু 77K-এ একটি চার-স্তরের সিস্টেম। Er: একই YAG জন্য সত্য.

লাভের মাধ্যমের উপর নির্ভর করে, কিছু নিঃশব্দ প্রক্রিয়ার তীব্রতা হ্রাস পাবে।

উপরের কারণগুলির সাথে মিলিত, নিম্ন তাপমাত্রার অপারেশন লেজারের কর্মক্ষমতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে। বিশেষ করে, কম তাপমাত্রার কুলিং লেজারগুলি তাপীয় প্রভাব ছাড়াই খুব উচ্চ আউটপুট পাওয়ার পেতে পারে, অর্থাৎ, ভাল মরীচির গুণমান পাওয়া যেতে পারে।

বিবেচনা করার একটি বিষয় হল যে একটি ক্রায়োকুলড লেজার ক্রিস্টালে, বিকিরণ করা আলোর ব্যান্ডউইথ এবং শোষিত আলো হ্রাস পাবে, তাই তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সুরকরণের পরিসর সংকীর্ণ হবে এবং পাম্প করা লেজারের লাইনের প্রস্থ এবং তরঙ্গদৈর্ঘ্যের স্থায়িত্ব আরও কঠোর হবে। . যাইহোক, এই প্রভাব সাধারণত বিরল।

ক্রায়োজেনিক কুলিং সাধারণত কুল্যান্ট ব্যবহার করে, যেমন তরল নাইট্রোজেন বা তরল হিলিয়াম, এবং আদর্শভাবে রেফ্রিজারেন্ট একটি লেজার ক্রিস্টালের সাথে সংযুক্ত একটি টিউবের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। কুল্যান্ট সময়মতো পুনরায় পূরণ করা হয় বা একটি বন্ধ লুপে পুনর্ব্যবহার করা হয়। দৃঢ়তা এড়াতে, সাধারণত একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে লেজার ক্রিস্টাল স্থাপন করা প্রয়োজন।

কম তাপমাত্রায় চালিত লেজার স্ফটিক ধারণাটি পরিবর্ধকগুলিতেও প্রয়োগ করা যেতে পারে। টাইটানিয়াম নীলকান্তমণি ইতিবাচক প্রতিক্রিয়া পরিবর্ধক তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, দশ ওয়াটের গড় আউটপুট শক্তি।

যদিও ক্রায়োজেনিক কুলিং ডিভাইসগুলি জটিল হতে পারেলেজার সিস্টেম, আরও সাধারণ কুলিং সিস্টেমগুলি প্রায়শই কম সহজ হয় এবং ক্রায়োজেনিক কুলিং এর কার্যকারিতা জটিলতা কিছুটা কমানোর অনুমতি দেয়।