kemiske lasere
deuteriumfluoridlaser producerer mid-IR output
Roland
Hydrogen – og deuteriumhalogenid (HCl, DF, HBr) lasere baseret på en eksoterm kemisk reaktion initieret enten ved udledning eller ved hurtig blanding af reaktantgasserne, der udsender i 3-til 5-liter bølgelængdeområdet. Forskellige bølgelængder i dette spektrale område er velegnede til langtrækkende stråleudbredelse gennem atmosfæren, fordi de falder sammen med atmosfæriske vinduer.
for flere år siden udviklede CILAS (Marcoussis, Frankrig) en Hf-DF-laser, der var i stand til at producere en gennemsnitlig effekt på 600 V ved Hf-bølgelængder og på 250 V for DF.1 langvarig drift af en sådan laser kræver imidlertid kontinuerlig regenerering af de gasser, der blandes. En alternativ tilgang til eksperimenter, der kun kræver lav gennemsnitlig effekt, er optisk pumpning af hydrogen-og deuteriumhalogenidmolekylerne. De anvendte gasser og den valgte Pum-kilde tillader dækning af forskellige spektrale regioner mellem 3 og 5 liter. Denne fremgangsmåde undgår ulemperne ved gasdissociation og regenerering.
for nylig har CILAS-forskere-støttet af DRET (Direction des Recherches, Etudes, et-teknikker, Paris, Frankrig) – eksperimenteret med en ny lav-gennemsnitlig effekt deuterium fluor laser.2,3 i denne enhed stimulerer en kort laserpuls hydrogen-eller deuteriumhalogenidmolekyler indeholdt i en gascelle, hvilket skaber en kaskaderet populationsinversion. Det største problem er at finde en laserkilde i stand til at pum kr de diskrete, smalle linjer i de forskellige overgange.
Forsteritlaser
i det trykområde, der typisk bruges til at fremstille brint-eller deuteriumhalogenidmolekyler, er absorptionslinjerne meget smalle (mindre end 1 GG). Således skal en effektiv Pum Kurt-kilde have lignende smalle spektrale egenskaber og indstilles nøjagtigt til en absorptionslinie. En forsteritlaser, der bruger en række prismer og to Fabry-Perot-enheder, er i stand til at opfylde disse krav (se figur på S. 29).
den kromdoterede forsterit (Cr4+:Mg2SiO4) laser er baseret på en 23 mm lang krystal med et 4 Lot 6 mm2 tværsnit og skåret i Bryggervinklen. YAG-laser pumper forsteritkrystallen i længderetningen ved 1,064 nm. Nd: YAG-laseren leverer pulsenergier til 130 MJ med en pulsvarighed på 10 ns og pulsrepetitionsfrekvens på 10 HS.
den krævede udgangsbølgelængde opnås ved at føre strålen gennem tre dispersive prismer og dreje det totalt reflekterende spejl. For at reducere laseremissionens spektrale båndbredde placeres to Fabry-Perot-enheder i hulrummet. Forsterite-laseren er glat indstillelig fra 1,16 til 1,33 liter, og tuningområdet peak er centreret ved 1,25 liter. Uden Fabry-Perot-enhederne leverer forsterite-laseren 13-mJ maksimal energi pr. puls ved 1,25 liter med 130-mJ pum-energien (se figurindsats, s.29); optisk konverteringseffektivitet er således 10%. Med Fabry-Perot-enhederne, ved 1.268 liter (HF-linjen), er pulsenergien 6 mJ, og ved 1.193 liter (DF-linjen) er den 3 mJ. Pulslængden er mellem 50 og 70 ns (FHM) med en linjebredde på 0,06 liter.
forsteritlaserens smallinjeudgang indføres i gascellen gennem et buet dichroisk hulrumsspejl, der er meget transmissivt ved pum-prisbølgelængden og stærkt reflekterende ved Hf-og DF-laserbølgelængderne. Rustfrit stålceller udstyret med calciumfluoridbryggervinduer anvendes; cellelængder er 15 cm for HF og 50 cm for DF.
med denne setu-krup, der pumpede Hf-cellen, opnåede forskerne 250-lutj-superfluorescensenergi (målt uden spejle) på overgangen omkring 2, 8 liter. HF-celletrykket var 30 Torr, og forsterit pum liter-laserenergien var 6 mJ ved 1.268 liter med en pulslængde på 50 ns. Under pumpning af DF-cellen blev der observeret en cascading laseremission, og laserlinjer mellem 3,64 og 3,85 liter udsendte samtidig med omkring 10 liter energi. I dette tilfælde var DF-celletrykket 3 til 6 Torr; Pum liter laserenergi var 3 mJ ved 1,193 liter.