Hvað er cryogenic leysir

Hugmyndin um leysir sem virka við lágt hitastig er ekki ný: annar leysirinn í sögunni var kryogenic. Upphaflega var hugmyndinni erfitt að ná stofuhita, og áhuginn fyrir lághitavinnu hófst á tíunda áratug síðustu aldar með þróun aflmikilla leysira og magnara.

Í miklum kraftileysir uppsprettur, hitauppstreymi eins og afskautun tap, varma linsu eða laser kristal beygja geta haft áhrif á frammistöðuljósgjafa. Með lághitakælingu er hægt að bæla niður mörg skaðleg hitauppstreymi á áhrifaríkan hátt, það er að kæla þarf ávinningsmiðilinn í 77K eða jafnvel 4K. Kæliáhrifin fela aðallega í sér:

Einkennandi leiðni ávinningsmiðilsins er mjög hindruð, aðallega vegna þess að meðallaus leið reipisins er aukin. Fyrir vikið lækkar hitastigið verulega. Til dæmis, þegar hitastigið er lækkað úr 300K í 77K, eykst hitaleiðni YAG kristalsins um sjö.

Varmadreifingarstuðullinn lækkar einnig verulega. Þetta, ásamt lækkun á hitastiginu, hefur í för með sér minni varma linsuáhrif og þar af leiðandi minnkar líkur á álagsrofi.

Hitaoptíski stuðullinn er einnig lækkaður, sem dregur enn frekar úr hitalinsuáhrifum.

Aukning á frásogsþversniði sjaldgæfra jarðarjóna er aðallega vegna minnkunar á breikkun af völdum varmaáhrifa. Þess vegna minnkar mettunarkrafturinn og leysirávinningurinn eykst. Þess vegna minnkar þröskuldsdæluafl og hægt er að fá styttri púls þegar Q rofinn er í gangi. Með því að auka flutningsgetu úttakstengisins er hægt að bæta halla skilvirkni, þannig að tapsáhrif sníkjuhola verða minna mikilvæg.

Agnafjöldi heildarlágmarks hálfþriggja stiga ávinningsmiðilsins er minnkaður, þannig að þröskuldsdæluafl minnkar og aflnýtingin er bætt. Til dæmis má líta á Yb:YAG, sem framleiðir ljós við 1030nm, sem hálfgerð þriggja þrepa kerfi við stofuhita, en fjögurra þrepa kerfi við 77K. Er: Það sama á við um YAG.

Það fer eftir ávinningsmiðlinum, styrkleiki sumra slökkviferla minnkar.

Ásamt ofangreindum þáttum getur lághitaaðgerð bætt afköst leysisins til muna. Sérstaklega geta lághita kælileysir náð mjög háu framleiðslaafli án hitauppstreymisáhrifa, það er hægt að fá góða geisla.

Eitt atriði sem þarf að íhuga er að í kryokældum leysikristal mun bandbreidd útgeislaðs ljóss og frásogaðs ljóss minnka, þannig að bylgjulengdarstillingarsviðið verður þrengra og línubreidd og bylgjulengdarstöðugleiki dælda leysisins verður strangari. . Hins vegar eru þessi áhrif venjulega sjaldgæf.

Kryógenísk kæling notar venjulega kælivökva, eins og fljótandi köfnunarefni eða fljótandi helíum, og helst dreifir kælimiðillinn í gegnum rör sem er fest við leysikristall. Kælivökvi er fyllt á í tíma eða endurunnið í lokaðri lykkju. Til þess að forðast storknun er venjulega nauðsynlegt að setja leysikristallinn í lofttæmishólf.

Hugmyndina um leysikristalla sem starfa við lágt hitastig er einnig hægt að nota á magnara. Títansafír er hægt að nota til að búa til jákvæða endurgjöf magnara, meðalúttaksafl í tugum wötta.

Þrátt fyrir að kælibúnaður með frysti geti flæktleysikerfi, algengari kælikerfi eru oft minna einföld og skilvirkni kryógenískrar kælingar gerir kleift að draga úr flækjustiginu.