ਕ੍ਰਾਇਓਜੇਨਿਕ ਲੇਜ਼ਰ ਕੀ ਹੈ?

ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਲੇਜ਼ਰਾਂ ਦਾ ਸੰਕਲਪ ਨਵਾਂ ਨਹੀਂ ਹੈ: ਇਤਿਹਾਸ ਵਿੱਚ ਦੂਜਾ ਲੇਜ਼ਰ ਕ੍ਰਾਇਓਜੇਨਿਕ ਸੀ। ਸ਼ੁਰੂ ਵਿੱਚ, ਇਸ ਸੰਕਲਪ ਨੂੰ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨਾ ਮੁਸ਼ਕਲ ਸੀ, ਅਤੇ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੇ ਕੰਮ ਲਈ ਉਤਸ਼ਾਹ 1990 ਦੇ ਦਹਾਕੇ ਵਿੱਚ ਉੱਚ-ਪਾਵਰ ਲੇਜ਼ਰਾਂ ਅਤੇ ਐਂਪਲੀਫਾਇਰ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਨਾਲ ਸ਼ੁਰੂ ਹੋਇਆ।

ਉੱਚ ਸ਼ਕਤੀ ਵਿੱਚਲੇਜ਼ਰ ਸਰੋਤ, ਥਰਮਲ ਪ੍ਰਭਾਵ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਡੀਪੋਲਰਾਈਜ਼ੇਸ਼ਨ ਨੁਕਸਾਨ, ਥਰਮਲ ਲੈਂਸ ਜਾਂ ਲੇਜ਼ਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਮੋੜਨਾ, ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨਰੌਸ਼ਨੀ ਦਾ ਸਰੋਤ. ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਕੂਲਿੰਗ ਦੁਆਰਾ, ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਨੁਕਸਾਨਦੇਹ ਥਰਮਲ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਦਬਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਯਾਨੀ ਕਿ, ਲਾਭ ਮਾਧਿਅਮ ਨੂੰ 77K ਜਾਂ ਇੱਥੋਂ ਤੱਕ ਕਿ 4K ਤੱਕ ਠੰਡਾ ਕਰਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਕੂਲਿੰਗ ਪ੍ਰਭਾਵ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:

ਲਾਭ ਮਾਧਿਅਮ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਚਾਲਕਤਾ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਰੋਕੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕਿਉਂਕਿ ਰੱਸੀ ਦਾ ਔਸਤ ਮੁਕਤ ਰਸਤਾ ਵਧ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਨਾਟਕੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਜਦੋਂ ਤਾਪਮਾਨ 300K ਤੋਂ 77K ਤੱਕ ਘਟਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ YAG ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ ਸੱਤ ਗੁਣਾ ਵੱਧ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

ਥਰਮਲ ਪ੍ਰਸਾਰ ਗੁਣਾਂਕ ਵੀ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਘਟਦਾ ਹੈ। ਇਹ, ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਦੇ ਨਾਲ, ਥਰਮਲ ਲੈਂਸਿੰਗ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ ਤਣਾਅ ਦੇ ਫਟਣ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਘੱਟ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

ਥਰਮੋ-ਆਪਟੀਕਲ ਗੁਣਾਂਕ ਵੀ ਘਟਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਥਰਮਲ ਲੈਂਸ ਪ੍ਰਭਾਵ ਹੋਰ ਵੀ ਘਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਦੁਰਲੱਭ ਧਰਤੀ ਆਇਨ ਦੇ ਸੋਖਣ ਕਰਾਸ ਸੈਕਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਵਾਧਾ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਥਰਮਲ ਪ੍ਰਭਾਵ ਕਾਰਨ ਚੌੜਾਈ ਵਿੱਚ ਕਮੀ ਦੇ ਕਾਰਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਸੰਤ੍ਰਿਪਤਾ ਸ਼ਕਤੀ ਘਟਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਲੇਜ਼ਰ ਲਾਭ ਵਧਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ ਪੰਪ ਪਾਵਰ ਘਟਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਜਦੋਂ Q ਸਵਿੱਚ ਕੰਮ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਛੋਟੀਆਂ ਪਲਸਾਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀਆਂ ਜਾ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ। ਆਉਟਪੁੱਟ ਕਪਲਰ ਦੇ ਸੰਚਾਰ ਨੂੰ ਵਧਾ ਕੇ, ਢਲਾਣ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਪਰਜੀਵੀ ਗੁਫਾ ਨੁਕਸਾਨ ਪ੍ਰਭਾਵ ਘੱਟ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਅਰਧ-ਤਿੰਨ-ਪੱਧਰੀ ਲਾਭ ਮਾਧਿਅਮ ਦੇ ਕੁੱਲ ਹੇਠਲੇ ਪੱਧਰ ਦੇ ਕਣ ਸੰਖਿਆ ਨੂੰ ਘਟਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਥ੍ਰੈਸ਼ਹੋਲਡ ਪੰਪਿੰਗ ਪਾਵਰ ਘਟਾਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਪਾਵਰ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, Yb:YAG, ਜੋ 1030nm 'ਤੇ ਰੌਸ਼ਨੀ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਨੂੰ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਅਰਧ-ਤਿੰਨ-ਪੱਧਰੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਜੋਂ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਪਰ 77K 'ਤੇ ਚਾਰ-ਪੱਧਰੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਜੋਂ ਦੇਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। Er: YAG ਲਈ ਵੀ ਇਹੀ ਸੱਚ ਹੈ।

ਲਾਭ ਮਾਧਿਅਮ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦਿਆਂ, ਕੁਝ ਬੁਝਾਉਣ ਦੀਆਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਤੀਬਰਤਾ ਘਟਾਈ ਜਾਵੇਗੀ।

ਉਪਰੋਕਤ ਕਾਰਕਾਂ ਦੇ ਨਾਲ, ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਦਾ ਸੰਚਾਲਨ ਲੇਜ਼ਰ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸੁਧਾਰ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੇ ਕੂਲਿੰਗ ਲੇਜ਼ਰ ਥਰਮਲ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪਾਵਰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਯਾਨੀ ਕਿ ਚੰਗੀ ਬੀਮ ਗੁਣਵੱਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ।

ਵਿਚਾਰਨ ਵਾਲਾ ਇੱਕ ਮੁੱਦਾ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਕ੍ਰਾਇਓਕੂਲਡ ਲੇਜ਼ਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿੱਚ, ਰੇਡੀਏਟਿਡ ਲਾਈਟ ਅਤੇ ਸੋਖੇ ਗਏ ਲਾਈਟ ਦੀ ਬੈਂਡਵਿਡਥ ਘੱਟ ਜਾਵੇਗੀ, ਇਸ ਲਈ ਵੇਵ-ਲੰਬਾਈ ਟਿਊਨਿੰਗ ਰੇਂਜ ਘੱਟ ਹੋਵੇਗੀ, ਅਤੇ ਪੰਪ ਕੀਤੇ ਲੇਜ਼ਰ ਦੀ ਲਾਈਨ ਚੌੜਾਈ ਅਤੇ ਵੇਵ-ਲੰਬਾਈ ਸਥਿਰਤਾ ਵਧੇਰੇ ਸਖ਼ਤ ਹੋਵੇਗੀ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਹ ਪ੍ਰਭਾਵ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਕ੍ਰਾਇਓਜੈਨਿਕ ਕੂਲਿੰਗ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕੂਲੈਂਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਤਰਲ ਨਾਈਟ੍ਰੋਜਨ ਜਾਂ ਤਰਲ ਹੀਲੀਅਮ, ਅਤੇ ਆਦਰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਰੈਫ੍ਰਿਜਰੈਂਟ ਇੱਕ ਲੇਜ਼ਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨਾਲ ਜੁੜੀ ਇੱਕ ਟਿਊਬ ਰਾਹੀਂ ਘੁੰਮਦਾ ਹੈ। ਕੂਲੈਂਟ ਨੂੰ ਸਮੇਂ ਸਿਰ ਭਰਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜਾਂ ਇੱਕ ਬੰਦ ਲੂਪ ਵਿੱਚ ਰੀਸਾਈਕਲ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਠੋਸ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਚਣ ਲਈ, ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਲੇਜ਼ਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਵੈਕਿਊਮ ਚੈਂਬਰ ਵਿੱਚ ਰੱਖਣਾ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।

ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਲੇਜ਼ਰ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੀ ਧਾਰਨਾ ਨੂੰ ਐਂਪਲੀਫਾਇਰ 'ਤੇ ਵੀ ਲਾਗੂ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਟਾਈਟੇਨੀਅਮ ਨੀਲਮ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਫੀਡਬੈਕ ਐਂਪਲੀਫਾਇਰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜਿਸਦੀ ਔਸਤ ਆਉਟਪੁੱਟ ਪਾਵਰ ਦਸਾਂ ਵਾਟਸ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।

ਹਾਲਾਂਕਿ ਕ੍ਰਾਇਓਜੈਨਿਕ ਕੂਲਿੰਗ ਯੰਤਰ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਬਣਾ ਸਕਦੇ ਹਨਲੇਜ਼ਰ ਸਿਸਟਮ, ਵਧੇਰੇ ਆਮ ਕੂਲਿੰਗ ਸਿਸਟਮ ਅਕਸਰ ਘੱਟ ਸਰਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਕ੍ਰਾਇਓਜੇਨਿਕ ਕੂਲਿੰਗ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਜਟਿਲਤਾ ਵਿੱਚ ਕੁਝ ਕਮੀ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦੀ ਹੈ।