Laser dynamiczny gazowy
Laser dynamiczny gazowy ( GDL ) jest laserem opartym na różnicach prędkości relaksacji molekularnych stanów wibracyjnych . Gaz ośrodka laserowego ma takie właściwości, że energetycznie niższy stan wibracyjny relaksuje się szybciej niż wyższy stan wibracyjny, a więc inwersja populacji jest osiągana w określonym czasie. Został wynaleziony przez Edwarda Gerry'ego i Arthura Kantrowitza w Avco Everett Research Laboratory w 1966 roku.
Lasery dynamiczne z czystym gazem zwykle wykorzystują komorę spalania, naddźwiękową dyszę rozprężną i CO 2 w mieszaninie z azotem lub helem jako ośrodek laserowy .
Lasery dynamiczne gazowe mogą być pompowane przez spalanie lub adiabatyczne rozprężanie gazu. Można wykorzystać dowolny gorący i sprężony gaz o odpowiedniej strukturze wibracyjnej.
Dynamiczny laser pompowany wybuchowo jest wersją lasera GDL pompowanego przez rozprężanie produktów wybuchu. Preferowanym materiałem wybuchowym jest heksanitrobenzen i/lub tetranitrometan z proszkiem metalowym. To urządzenie może mieć bardzo wysoką szczytową moc wyjściową, odpowiednią dla broni laserowej .
Funkcjonować
- Wytwarzany jest gorący sprężony gaz.
- Gaz rozpręża się przez poddźwiękową lub naddźwiękową dyszę rozprężną, temperatura gazu spada i zgodnie z rozkładem Maxwella-Boltzmanna gaz nie jest w równowadze termodynamicznej , dopóki stany wibracyjne się nie rozluźnią.
- Gaz przepływa przez rurkę o określonej długości przez określony czas. W tym czasie niższy stan wibracyjny rozluźnia się, ale wyższy stan wibracyjny nie. W ten sposób osiąga się inwersję populacji.
- Gaz przepływa przez obszar lustra, w którym zachodzi emisja wymuszona .
- Gaz powraca do stanu równowagi i staje się ciepły. Musi zostać usunięty z wnęki lasera , w przeciwnym razie będzie zakłócał termodynamikę i relaksację stanu wibracyjnego świeżo rozprężonego gazu.
Aplikacja
Prawie każdy laser chemiczny wykorzystuje procesy gazodynamiczne w celu zwiększenia swojej wydajności.
Wysoka sprawność energetyczna (aż 30%) i bardzo duża moc wyjściowa sprawiają, że GDL nadaje się do niektórych (zwłaszcza wojskowych) zastosowań.
Zobacz też
- Historia lasera - gazodynamiczny [1]
- Samouczek dotyczący lasera LEOT — Kurs 3: Technologia laserowa — Moduł 9: Systemy laserowe CO 2 [2]
- Historia lasera - Airborne Star Wars Laser [3]
- Patent Stanów Zjednoczonych 4099142: Laser dynamiczny ze skondensowanym gazem wybuchowym [4]