ایک کریوجینک لیزر کیا ہے؟

کم درجہ حرارت پر کام کرنے والے لیزرز کا تصور نیا نہیں ہے: تاریخ کا دوسرا لیزر کریوجینک تھا۔ ابتدائی طور پر ، اس تصور کو کمرے کے درجہ حرارت کے عمل کو حاصل کرنا مشکل تھا ، اور کم درجہ حرارت کے کام کے لئے جوش و خروش 1990 کی دہائی میں اعلی طاقت والے لیزرز اور یمپلیفائر کی ترقی کے ساتھ شروع ہوا تھا۔

اعلی طاقت میںلیزر ذرائع، تھرمل اثرات جیسے بے حرمتی کا نقصان ، تھرمل لینس یا لیزر کرسٹل موڑنے کی کارکردگی کو متاثر کرسکتا ہےروشنی کا ماخذ. کم درجہ حرارت کو ٹھنڈا کرنے کے ذریعے ، بہت سے نقصان دہ تھرمل اثرات کو مؤثر طریقے سے دبایا جاسکتا ہے ، یعنی ، حاصل درمیانے درجے کو 77K یا 4K تک ٹھنڈا کرنے کی ضرورت ہے۔ کولنگ اثر میں بنیادی طور پر شامل ہیں:

گین میڈیم کی خصوصیت کی چالکتا کو بہت روک دیا گیا ہے ، اس کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ رسی کا مطلب آزادانہ راستہ بڑھایا جاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں ، درجہ حرارت کا میلان ڈرامائی طور پر گرتا ہے۔ مثال کے طور پر ، جب درجہ حرارت 300K سے 77K سے کم ہوجاتا ہے تو ، YAG کرسٹل کی تھرمل چالکتا سات کے عنصر سے بڑھ جاتی ہے۔

تھرمل بازی گتانک بھی تیزی سے کم ہوتا ہے۔ اس سے ، درجہ حرارت کے میلان میں کمی کے ساتھ ، تھرمل لینسنگ کا اثر کم ہوتا ہے اور اسی وجہ سے تناؤ کے پھٹنے کا امکان کم ہوتا ہے۔

تھرمو آپٹیکل گتانک کو بھی کم کیا گیا ہے ، جس سے تھرمل لینس اثر کو مزید کم کیا جاتا ہے۔

نایاب ارتھ آئن کے جذب کراس سیکشن میں اضافہ بنیادی طور پر تھرمل اثر کی وجہ سے وسیع ہونے میں کمی کی وجہ سے ہے۔ لہذا ، سنترپتی طاقت کم ہوگئی ہے اور لیزر کا فائدہ بڑھایا گیا ہے۔ لہذا ، دہلیز پمپ کی طاقت کم ہوجاتی ہے ، اور جب کیو سوئچ چل رہا ہے تو چھوٹی دالیں حاصل کی جاسکتی ہیں۔ آؤٹ پٹ کوپلر کی ترسیل میں اضافہ کرکے ، ڈھلوان کی کارکردگی کو بہتر بنایا جاسکتا ہے ، لہذا پرجیوی گہا کے نقصان کا اثر کم اہم ہوجاتا ہے۔

ارد تھری سطح کے گین میڈیم کی کل نچلی سطح کی ذرہ تعداد کم کردی گئی ہے ، لہذا دہلیز پمپنگ پاور کم ہوجاتی ہے اور بجلی کی کارکردگی کو بہتر بنایا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر ، YB: YAG ، جو 1030nm پر روشنی پیدا کرتا ہے ، کمرے کے درجہ حرارت پر نیم تھری سطح کے نظام کے طور پر دیکھا جاسکتا ہے ، لیکن 77K پر چار سطح کا نظام۔ ER: YAG کے لئے بھی یہی بات ہے۔

گین میڈیم پر منحصر ہے ، کچھ بجھانے کے عمل کی شدت کو کم کیا جائے گا۔

مذکورہ عوامل کے ساتھ مل کر ، کم درجہ حرارت کا عمل لیزر کی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔ خاص طور پر ، کم درجہ حرارت کولنگ لیزرز تھرمل اثرات کے بغیر بہت زیادہ آؤٹ پٹ پاور حاصل کرسکتے ہیں ، یعنی ، بیم کا معیار اچھ .ا حاصل کیا جاسکتا ہے۔

غور کرنے کے لئے ایک مسئلہ یہ ہے کہ ایک کریوکولڈ لیزر کرسٹل میں ، ریڈیئڈ لائٹ اور جذب شدہ روشنی کی بینڈوتھ کو کم کیا جائے گا ، لہذا طول موج کی ٹننگ کی حد تنگ ہوگی ، اور پمپڈ لیزر کی لائن کی چوڑائی اور طول موج استحکام زیادہ سخت ہوگا۔ تاہم ، یہ اثر عام طور پر شاذ و نادر ہی ہوتا ہے۔

کریوجینک کولنگ عام طور پر کولینٹ کا استعمال کرتی ہے ، جیسے مائع نائٹروجن یا مائع ہیلیم ، اور مثالی طور پر ریفریجریٹ لیزر کرسٹل سے منسلک ٹیوب کے ذریعے گردش کرتا ہے۔ کولینٹ کو وقت میں دوبارہ بھر دیا جاتا ہے یا بند لوپ میں ری سائیکل کیا جاتا ہے۔ استحکام سے بچنے کے ل lise ، عام طور پر لیزر کرسٹل کو ویکیوم چیمبر میں رکھنا ضروری ہوتا ہے۔

کم درجہ حرارت پر کام کرنے والے لیزر کرسٹل کے تصور کو بھی یمپلیفائر پر لاگو کیا جاسکتا ہے۔ ٹائٹینیم نیلم کو مثبت آراء یمپلیفائر بنانے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، جو دسیوں واٹ میں اوسطا پیداوار کی طاقت ہے۔

اگرچہ کریوجینک کولنگ ڈیوائسز پیچیدہ ہوسکتے ہیںلیزر سسٹم، زیادہ عام کولنگ سسٹم اکثر کم آسان ہوتے ہیں ، اور کریوجینک کولنگ کی کارکردگی پیچیدگی میں کچھ کمی کی اجازت دیتی ہے۔