kemialliset laserit
DEUTERIUMFLUORIDILASERIT tuottavat ir-keskituoton
Roland Roux
vedyn ja deuteriumhalidin (HCl, DF, HBr) laserit, jotka perustuvat eksotermiseen kemialliseen reaktioon, joka on aloitettu joko purkamalla tai sekoittamalla nopeasti 3-5 µm: n aallonpituusalueella emittoituvia reaktanttikaasuja. Tämän spektrialueen eri aallonpituudet soveltuvat hyvin pitkän kantaman säteiden etenemiseen ilmakehän läpi, koska ne yhtyvät ilmakehän ikkunoihin.
useita vuosia sitten CILAS (Marcoussis, Ranska) kehitti HF-DF-laserin, joka pystyy tuottamaan keskimäärin 600 W: n tehon HF-aallonpituuksilla ja 250 W: n tehon DF: lle.1 tällaisen laserin pitkäaikainen käyttö edellyttää kuitenkin sekoittuvien kaasujen jatkuvaa regenerointia. Vaihtoehtoinen lähestymistapa kokeisiin, joissa vaaditaan vain pientä keskitehoa, on vety-ja deuteriumhalidimolekyylien optinen pumppaus. Käytetyt kaasut ja POUM¥ – lähde mahdollistavat 3-5 µm: n spektrialueiden peittämisen. Tällä lähestymistavalla vältetään kaasun dissosiaation ja regeneraation haitat.
viime aikoina CILASIN tutkijat-dretin (Direction des Recherches, Etudes, et Techniques, Pariisi, Ranska) tukemina-ovat kokeilleet uudenlaista alhaisen keskitehon deuteriumfluoridilaseria.2,3 tässä laitteessa lyhyt laserpulssi stimuloi kaasukennon sisältämiä vety-tai deuteriumhalidimolekyylejä, jolloin syntyy kaskadoitu populaation inversio. Suurin vaikeus on löytää laserlähde, joka pystyy hyrräämään eri siirtymien diskreettejä, kapeita viivoja.
Forsteriittilaser
sillä painealueella, jota tyypillisesti käytetään vety-tai deuteriumhalidimolekyylien laseeraamiseen, absorptioviivat ovat hyvin kapeita (alle 1 GHz). Näin ollen tehokkaalla pum-lähteellä¥on oltava samanlaiset kapeat spektriominaisuudet ja se on viritettävä tarkasti absorptioviivalle. Prismasarjaa ja kahta Fabry-Perot-laitetta käyttävä forsteriittilaser pystyy täyttämään nämä vaatimukset (KS. Kuva s.29).
kromiseostettu forsteriitti (Cr4+:Mg2SiO4)-laser perustuu 23 mm: n pituiseen kiteeseen, jonka poikkileikkaus on 4 ¥ 6 mm2 ja leikkaus Brewster-kulmassa. Q-kytkin Nd: YAG laser pituussuunnassa pumppaa forsteriittikiteen 1,064 nm: ssä. Nd: YAG-laser tuottaa pulssienergioita u¥130 mJ, pulssin kesto on 10 ns ja pulssin toistotaajuus 10 Hz.
tarvittava lähtöaallonpituus saadaan viemällä säde kolmen dispersiivisen prisman läpi ja pyörittämällä täysin heijastavaa peiliä. Onkaloon sijoitetaan kaksi Fabry-Perot-laitetta lasersäteilyn spektritason pienentämiseksi. Forsteriitti laser on sujuvasti viritettävissä 1,16-1,33 µm, ja viritysalueen huippu on keskitetty 1,25 µm. Ilman Fabry-Perot-laitteita forsteriittilaser tuottaa 13-mJ maksimienergian pulssia kohti 1,25 µm: ssa 130-mJ pum¥energialla (KS. kuva pikkukuva, s.29); optisen muunnoksen hyötysuhde on siis 10%. Fabry-Perot-laitteilla pulssienergia on 1,268 µm: ssa (HF-linjalla) 6 mJ ja 1,193 µm: ssa (DF-linjalla) 3 mJ. Pulssin pituus on 50-70 ns (FWHM), jonka linjaleveys on 0,06 Å.
forsteriittilaserin kapealinjainen ulostulo johdetaan kaasukennoon kaarevan dikroonisen ontelopeilin kautta, joka läpäisee voimakkaasti pum¥-aallonpituudella ja heijastaa voimakkaasti Hf-ja DF-lasing-aallonpituuksilla. Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja kennoja, jotka on varustettu kalsiumfluoridi Brewster-ikkunoilla; kennojen pituudet ovat 15 cm HF: llä ja 50 cm DF: llä.
tällä Setu¥pumppaamalla HF-solua tutkijat saivat 250-µJ superfluoresenssienergiaa (mitattuna ilman peilejä) siirtymävaiheessa noin 2,8 µm. HF-kennon paine oli 30 Torr ja forsteriitti pum¥ – laserenergia 6 mJ 1,268 µm pulssin pituuden ollessa 50 ns. DF-kennoa pumpattaessa havaittiin kaskadoiva laser-emissio ja 3,64-3,85 µm: n laserlinjat, jotka säteilivät samanaikaisesti noin 10 µJ energiaa. Tällöin DF-kennon paine oli 3-6 Torr; pum¥laserenergia oli 3 mJ 1,193 µm: n lämpötilassa.