化学レーザー
フッ化重水素レーザーは、中赤外出力を生成します
Roland Roux
水素とハロゲン化重水素（HCl、DF、HBr）レーザーは、3-5μ m波長領域で放出される反応ガスの放電または迅速な混合によって開始された発熱化学反応に基づいています。 このスペクトル範囲の様々な波長は、大気中の窓と一致するため、大気を通る長距離ビーム伝搬に適しています。
数年前、CILAS（フランスのMarcoussis）は、HF波長で600W、DFで250Wの平均出力を生成できるHF-DFレーザーを開発しました。1しかし、このようなレーザーの長期的な操作は、混合されるガスの連続的な再生を必要とする。 低平均出力のみを必要とする実験のための代替的なアプローチは、水素および重水素ハロゲン化分子の光ポンピングである。 使用されるガスおよびpum¥の源は3と5µ m間のさまざまな分光地域の割り当ての適用範囲を選んだ。 このアプローチはガスの分離および再生の不利な点を避ける。
最近では、DRET(Direction des Recherches,Etudes,et Techniques,Paris,France)の支援を受けているCILASの研究者が、新しい低平均出力のフッ化重水素レーザーを実験しています。2,3このデバイスでは、短いレーザーパルスがガスセルに含まれる水素またはハロゲン化重水素分子を刺激し、カスケード人口反転を作成します。 主な難点は、様々な遷移の離散的で狭い線をpum¥できるレーザーソースを見つけることです。
フォルステライトレーザー
通常、水素またはハロゲン化重水素分子をレーザ発振させるために使用される圧力範囲では、吸収線は非常に狭い（1GHz未満）。 したがって、効率的なpum¥源は、同様の狭いスペクトル特性を有し、吸収線に正確に調整されなければならない。 一連のプリズムと二つのFabry-Perotデバイスを使用したフォルステライトレーザーは、これらの要件を満たすことができます（p.29の図を参照）。
クロムドープフォルステライト(Cr4+:Mg2Sio4)レーザーは、長さ23mmの結晶に基づいており、断面は4¥6mm2で、ブリュースター角で切断されています。 Q転換されたNd:YAGレーザーは縦方向に1.064nmでフォルステライトの水晶をポンプでくむ。 Nd:YAGレーザーは10nsの脈拍の持続期間および10のHzの脈拍繰返しの頻度の130mJにパルスエネルギー u¥を提供する。
必要な出力波長は、ビームを三つの分散プリズムに通し、全反射ミラーを回転させることによって得られる。 レーザ放射のスペクトル帯域幅を低減するために，二つのＦａｂｒｙ-Ｐｅｒｏｔデバイスをキャビティ内に配置した。 フォルステライトレーザーは1.16から1.33μ mまで滑らかに調整可能であり、同調範囲のピークは1.25μ mに集中しています。 Fabry-Perot装置なしで、forsteriteレーザーは13-mJ pum¥エネルギーの1.25µ mの脈拍ごとの最高エネルギーを130-mJ提供する（図差込、p.29を見なさい）;光学変換効率はこうして10%である。 Fabry-Perotデバイスでは、1.268μ m（HFライン）ではパルスエネルギーは6mJ、1.193μ m（DFライン）では3mJです。 パルス長は50-70ns(FWHM)で、線幅は0.06Åである。
フォルステライトレーザーの狭線出力は、pum¥波長では透過性が高く、HFおよびDFレーザ発振波長では反射性が高い湾曲した二色性空洞ミラーを介してガスセルに導入される。 フッ化カルシウムのBrewsterの窓が装備されているステンレス鋼の細胞は使用される;細胞の長さはHFのための15cmおよびDFのための50cmである。
このsetu¥hfセルをポンピングすることにより、研究者は250μ jの超蛍光エネルギー（ミラーなしで測定）を2.8μ m付近の遷移で得た。 HFセル圧力は30トルであり、フォルステライトpum¥レーザーエネルギーは6mjで1.268μ m、パルス長は50nsであった。 DFセルをポンピングしながら、カスケードレーザー発光が観察され、3.64と3.85μ mの間のレーザーラインは、エネルギーの約10μ jと同時に放出された。 この場合、DFセル圧力は3-6Torrであり、pum¥レーザーエネルギーは3mJで1.193μ mであった。