lasere chimice
lasere cu fluorură de deuteriu produce ieșire IR medie
Roland Roux
lasere cu hidrogen și halogenură de deuteriu (HCl, DF, HBr) pe baza unei reacții chimice exoterme inițiate fie prin descărcare, fie prin amestecarea rapidă a gazelor reactante emise în regiunea de lungime de undă de 3 până la 5 mm. Diferite lungimi de undă din acest interval spectral sunt potrivite pentru propagarea fasciculului cu rază lungă de acțiune prin atmosferă, deoarece coincid cu ferestrele atmosferice.
acum câțiva ani CILAS (Marcoussis, Franța) a dezvoltat un laser HF-DF capabil să producă o putere medie de 600 W la lungimi de undă HF și de 250 W pentru DF.1 funcționarea pe termen lung a unui astfel de laser necesită totuși regenerarea continuă a gazelor amestecate. O abordare alternativă pentru experimentele care necesită doar o putere medie scăzută este pomparea optică a moleculelor de hidrogen și halogenură de deuteriu. Gazele utilizate și sursa pum-ul selectat permit acoperirea diferitelor regiuni spectrale cuprinse între 3 și 5 MMC. Această abordare evită dezavantajele disocierii și regenerării gazelor.
mai recent, cercetătorii CILAS-susținuți de DRET (Direction des Recherches, Etudes, et Techniques, Paris, Franța)-au experimentat cu un nou laser cu fluorură de deuteriu cu putere medie mică.2,3 în acest dispozitiv, un impuls laser scurt stimulează moleculele de hidrogen sau halogenură de deuteriu conținute într-o celulă de gaz, creând o inversare a populației în cascadă. Principala dificultate este de a găsi o sursă laser capabilă să pompeze liniile discrete și înguste ale diferitelor tranziții.
Forsterite laser
în intervalul de presiune utilizat în mod obișnuit pentru a produce molecule de hidrogen sau halogenură de deuteriu lase, liniile de absorbție sunt foarte înguste (mai puțin de 1 GHz). Astfel, o sursă pum eficientă trebuie să aibă proprietăți spectrale înguste similare și să fie reglată Exact la o linie de absorbție. Un laser forsterit care utilizează o serie de prisme și două dispozitive Fabry-Perot este capabil să îndeplinească aceste cerințe (vezi figura de la p. 29).
laserul cu forsterită dopată cu crom (Cr4+:Mg2SiO4) se bazează pe un cristal lung de 23 mm cu o secțiune transversală de 4 x,6 mm2 și tăiat la unghiul Brewster. Un laser Nd:YAG cu comutare Q pompează longitudinal cristalul forsterit la 1.064 nm. Laserul Nd: YAG furnizează energii de impuls u la 130 MJ cu o durată a impulsului de 10 ns și o frecvență de repetare a impulsurilor de 10 Hz.
lungimea de undă de ieșire necesară este obținută prin trecerea fasciculului prin trei prisme dispersive și rotirea oglinzii complet reflectorizante. Pentru a reduce lățimea de bandă spectrală a emisiei laser, două dispozitive Fabry-Perot sunt plasate în cavitate. Laserul forsterite poate fi reglat fără probleme de la 1,16 la 1,33 unktm, iar vârful intervalului de reglare este centrat la 1,25 unktm. Fără dispozitivele Fabry-Perot, laserul forsterite furnizează energie maximă de 13 MJ pe impuls la 1,25 mm cu energia pum de 130 MJ (vezi figura inset, p.29); eficiența conversiei optice este astfel de 10%. Cu dispozitivele Fabry-Perot, la 1.268 inqutm (linia HF), energia pulsului este de 6 mJ, iar la 1.193 inqutm (linia DF), este de 3 MJ. Lungimea impulsului este cuprinsă între 50 și 70 ns (FWHM) cu o lățime de linie de 0,06 inkt.
ieșirea în linie îngustă a laserului forsterit este introdusă în celula de gaz printr-o oglindă curbată a cavității dicroice, care este foarte transmisivă la lungimea de undă pum și foarte reflectorizantă la lungimile de undă lasing HF și DF. Se folosesc celule din oțel inoxidabil echipate cu ferestre Brewster cu fluorură de calciu; lungimile celulelor sunt de 15 cm pentru HF și 50 cm pentru DF.
cu acest setu de pompare a celulei HF, cercetătorii au obținut o energie de superfluorescență de 250-centi j (măsurată fără oglinzi) pe tranziția în jurul valorii de 2,8 centi. Presiunea celulei HF a fost de 30 Torr, iar energia laserului forsterite pum int a fost de 6 MJ la 1.268 int cu o lungime a impulsului de 50 ns. În timpul pompării celulei DF, s-a observat o emisie laser în cascadă și linii laser între 3,64 și 3,85 unqqm emise simultan cu aproximativ 10 unqqj de energie. În acest caz, presiunea celulei DF a fost de 3 până la 6 Torr; energia laserului pum int a fost de 3 MJ la 1,193 int.m.