Святый Путин: Новая страница: «Газодинамические лазеры - в котором тепловая энергия газа преобразуется в энергию оптич. излучения. Принцип действия Г. л. основан на различии температурных зависимостей времён релаксации энергетич. уровней молекул, что при быстром охлаждении газа ве...»

2024-04-12T19:56:50Z

Новая страница: «Газодинамические лазеры - в котором тепловая энергия газа преобразуется в энергию оптич. излучения. Принцип действия Г. л. основан на различии температурных зависимостей времён релаксации энергетич. уровней молекул, что при быстром охлаждении газа ве...»

Новая страница

Газодинамические лазеры - в котором тепловая энергия газа преобразуется в энергию оптич. излучения. Принцип действия Г. л. основан на различии температурных зависимостей времён релаксации энергетич. уровней молекул, что при быстром охлаждении газа ведёт к возникновению инверсии населённостей некоторых уровней. Обычно для получения инверсии при охлаждении используют колебательные уровни молекул, обладающие бо́льшими временами жизни по сравнению с электронными и вращательными уровнями. Первый Г. л. (на CO2) был создан К. Пателем (США) в 1964.

Г. л. состоит из последовательно расположенных форкамеры, сверхзвукового сопла и оптического резонатора. В форкамере темп-ру газа максимально повышают, а при течении в сопле он быстро охлаждается. Инверсия населённостей уровней достигается, если нижний уровень релаксирует быстрее верхнего, а время релаксации верхнего уровня больше времени движения газа до резонатора. При выполнении этих условий часть избыточной (сверхравновесной) энергии верхнего уровня в резонаторе трансформируется в энергию лазерного луча.

Наиболее широко используется Г. л. на смеси газов, в которой излучающей компонентой являются молекулы СО2. Инверсия населённостей возникает между уровнями разл. типов колебаний этой молекулы. Соответствующие длины волн генерации 10,4–9,4 мкм. В чистом СО2 необходимого соотношения между временами релаксации верхнего и нижнего уровней нет, поэтому в смесь в определённых количествах вводят Н2, Н2О или Не, обеспечивающие это соотношение. Замедление релаксации верхнего уровня и увеличение полного запаса колебательной энергии достигаются введением в смесь донорного газа N2, молекулы которого релаксируют медленно и способны передавать энергию на верхние уровни молекул СО2.

Г. л. на СО2 работает и на др. колебательных переходах (длины волн генерации 18,4–16,2 мкм), на которых для получения инверсии необходимо создать свои специфич. условия (по составу смеси газов, степени расширения соплового аппарата и др.).

Максимальные энергетич. характеристики Г. л. относительно невелики: кпд 2–3%, удельная энергия излучения 50–100 кДж/кг, показатель усиления 3–5 м–1. Однако возможность использования больших объёмов газов делает Г. л. одним из наиболее мощных лазеров ИК-диапазона (уровни мощности порядка 1 МВт).

Кроме СО2, в качестве рабочих молекул Г. л. используют и др. трёхатомные газы (N2O, COS, CS2), а также некоторые двухатомные гетероядерные молекулы (СО, HCl и др.).

Газодинамические лазеры - История изменений