KJEMISKE LASERE
Deuterium fluorid laser produserer mid-IR-utgang
Roland Roux
Hydrogen – og Deuteriumhalogenid (HCl, DF, HBr) lasere basert på en eksoterm kjemisk reaksjon initiert enten ved utslipp eller ved rask blanding av reaktantgassene avgir i 3-til 5-µ bølgelengdeområdet. Ulike bølgelengder i dette spektralområdet er godt egnet til langtrekkende stråleutbredelse gjennom atmosfæren fordi de sammenfaller med atmosfæriske vinduer.
FOR Flere år siden utviklet CILAS (Marcoussis, Frankrike) en hf-df-laser som kunne produsere en gjennomsnittlig effekt på 600 W ved hf bølgelengder og 250 W FOR DF.1 Langsiktig drift av en slik laser krever imidlertid kontinuerlig regenerering av gassene som blandes. En alternativ tilnærming for eksperimenter som krever bare lav gjennomsnittlig effekt er optisk pumping av hydrogen-og deuteriumhalogenidmolekylene. Gassene som brukes og den valgte pum¥ – kilden tillater dekning av ulike spektralregioner mellom 3 og 5@m. Denne tilnærmingen unngår ulempene ved gassdissosiasjon og regenerering.
FLERE nylig, cilas forskere-støttet AV DRET (Direction des Recherches, Etudes, Et Techniques, Paris, Frankrike) – har eksperimentert med en roman lav-gjennomsnittlig-power deuterium fluor laser.2,3 i denne enheten stimulerer en kort laserpuls hydrogen-eller deuteriumhalogenidmolekyler inneholdt i en gasscelle, noe som skaper en kaskad populasjonsinversjon. Det største hinderet er å finne en laserkilde i stand til å pum¥de diskrete, smale linjer av de ulike overganger.
Forsterite laser
i trykkområdet som vanligvis brukes til å lage hydrogen-eller deuteriumhalogenidmolekyler lase, er absorpsjonslinjene svært smale (mindre enn 1 GHz). Dermed må en effektiv pum¥kilde ha lignende smale spektrale egenskaper og være innstilt nøyaktig til en absorpsjonslinje. En forsterite laser ved hjelp av en rekke prismer og to Fabry-Perot enheter er i stand til å oppfylle disse kravene (se figur på s. 29).
den kromdopede forsterittlaseren (Cr4+:Mg2sio4) er basert på en 23 mm lang krystall med et 4 ¥ 6 mm2 tverrsnitt og kuttet I Brewster-vinkelen. En q-byttet Nd: YAG laser i lengderetningen pumper forsterite krystall på 1.064 nm. Nd: YAG laser leverer pulsenergier u¥til 130 mJ med en pulsvarighet på 10 ns og puls-repetisjon frekvens på 10 Hz.
den nødvendige utgangsbølgelengden oppnås ved å sende strålen gjennom tre dispersive prismer og rotere det helt reflekterende speilet. For å redusere spektralbåndbredden til laseremisjonen, plasseres to Fabry-Perot-enheter i hulrommet. Forsterite-laseren kan justeres jevnt fra 1.16 til 1.33 µ, og toppnivået på innstillingsområdet er sentrert til 1.25 µ. Uten Fabry-Perot-enhetene leverer forsterite-laseren 13-mJ maksimal energi per puls ved 1.25 µ med 130-mJ pum¥energi( se figurinnsats, s. 29); optisk konverteringseffektivitet er dermed 10%. Med Fabry-Perot enheter, ved 1.268 µ (hf-linjen), er pulsenergien 6 mJ og ved 1.193 µ (df-linjen) er den 3 mJ. Pulslengden er mellom 50 og 70 ns (FWHM) med en linjebredde på 0.06 Å
den smale linjeutgangen til forsterittlaseren blir introdusert i gasscellen gjennom et buet dikroisk hulromspeil som er svært transmissivt ved pum¥bølgelengden og svært reflekterende ved HF og DF lasing bølgelengder. Rustfrie stålceller utstyrt med Kalsiumfluorid Brewster-vinduer brukes; cellelengder er 15 cm FOR HF og 50 cm for DF.
med denne setu¥pumping AV HF-cellen oppnådde forskerne 250-µ superfluorescensenergi (målt uten speil) ved overgangen rundt 2,8 µ. HF-celletrykket var 30 Torr, og forsterite pum¥laserenergi var 6 mJ ved 1.268 µ med en puls lengde på 50 ns. Ved pumping AV df-cellen ble det observert en gjennomgripende laserutslipp, og laserlinjer mellom 3.64 og 3.85 µ ble sluppet ut samtidig med omtrent 10 µ energi. I dette tilfellet var DF-celletrykket 3 til 6 Torr; pum¥laserenergi var 3 mJ ved 1.193 µ.