Газодинамические лазеры

Сверхмощные газодинамические лазеры применяются для резки металлов, для плавления и сварки больших металлических и керамических конструкций с близких или дальних расстояний, для подзарядки батарей искусственных спутников Земли при их гю-лете и т. д. [c.389]

Рис. 35.18. Принципиальная схема газодинамического лазера

Среди молекулярных лазеров значительное место занимают газодинамические лазеры. Для генерации излучения в газодинамическом лазере предварительно нагретый газ очень быстро охлаждают путем приведения его в движение вплоть до сверхзвуковых скоростей. Принципиальная схема газодинамического лазера приведена на рис. 35.18. Вначале рабочий газ в нагревателе 1 нагревают до высокой температуры, затем он поступает в сопло 2, где ускоряется и охлаждается. При этом из-за различных скоростей дезактивации молекул с разным запасом энергии в газе может образоваться инверсия заселенностей уровней энергии, когда концентрация более возбужденных молекул превышает концентрацию менее возбужденных. Далее этот газ попадает в резонатор 3, состоящий из двух зеркал, параллельных потоку. В резонаторе часть энергии, связанная с инверсией заселенностей уровней, превращается в направленное когерентное излучение, которое выходит через] полупрозрачное зеркало 4, образуя лазерный луч 5. [c.292]

В настоящее время самые мощные газодинамические лазеры работают в инфракрасной области спектра на оптических переходах между колебательными уровнями молекул углекислого газа. Получена генерация в газодинамических лазерах с применением оксида углерода (II), оксида азота и сероуглерода. [c.292]

Активная среда Oj. Условия возбуждения непрерывный разряд в смеси Oj, и Не (рис. 34.9) соотношение в смеси 1 2,5 10) возбуждение в продольном разряде с прокачкой газовой смеси, в режиме газодинамического лазера (Г ДЛ) химический СОз-лазер с резонансной передачей энергии возбуждения от молекул HF или DF импульсное возбуждение в поперечном разряде при высоком давлении (ТЕА) максимальная мощность (10,6 мкм) 250 кВт (в режиме ГДЛ), энергия 1000 Дж (б режиме TEA) [c.914]

Активная среда NjO. Условия возбуждения импульсный и непрерывный разряды в смеси N O, Nj и Не (соотношение в смеси 1 3,5 40) при Р = 1,7 кПа оптическая накачка лазером на НВг (4,465 мкм), в режиме газодинамического лазера (9,48 и 10,65 мкм) [6] [c.917]

Активная среда SjO [6]. Условия возбуждения в режиме газодинамического лазера [c.917]

Активная среда H N. Условия возбуждения импульсный разряд в различных газовых смесях, к примеру СН4 и NH3, СН4 и Nj, многие линии возбуждаются также непрерывно в режиме газодинамического лазера (3,69, 7,19, 7,63 мкм) [6] [c.918]

Активная среда HjO. Условия возбуждения импульсный разряд в парах Н2О при Р = 50- -130 Па некоторые линии возбуждаются также непрерывно в режиме газодинамического лазера (4,19 и 4,57 мкм) [6] [c.918]

Активная среда SO2. Условия возбуждения импульсный разряд в смеси SO2 (50 Па) и Не (500 Па) некоторые линии возбуждаются также непрерывно в режиме газодинамического лазера (3,76 и 4,96 мкм) [6] [c.919]

Активная среда H2S. Условия возбуждения импульсный разряд в H2S при Р = 20 Па в режиме газодинамического лазера (6,58 и 6,63 мкм) [6] [c.919]

В заключение остановимся еще на одном типе мощных газовых ОКГ, разрабатываемых в последнее время, — это так называемые газодинамические лазеры (ГДЛ). В них используется особый способ получения инверсии, заключающийся в резком охлаждении предварительно нагретой рабочей смеси путем адиабатического расширения газа. При нагревании газа молекулы переходят на верхние уровни, но при этом сохраняется обычное больцманов-ское распределение по энергетическим уровням с большим заселением нижних уровней по сравнению с верхними. При охлаждении газа молекулы должны перейти на нижние уровни, скорость их перехода зависит от времени жизни на том или другом уровне. [c.53]

Газодинамические лазеры с тепловой накачкой. [c.551]

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ЛАЗЕР — лазер, в к-ром активной средой являются молекулярные газы (наир., Oj, N2, D2), а инверсия населённостей осуществляется в системе электронных уровней молекул (напр., Nj-лазер) или колебат. уровней (напр., СОа-лазер, см. Молекулярные спектры). По способу создания инверсии населённости (накачки) в М. л. различают газодинамические лазеры (СОа), газоразрядные лазеры, в т. ч. эксимерные лазеры. [c.206]

Инверсную заселенность между колебательными уровнями молекул МОЖНО получить не только в электрическом разряде, но и путем нагревания среды до больших температур и последующего резкого охлаждения. Одним из эффективных способов охлаждения газа является сверхзвуковое истечение его через сопла. Лазеры, использующие данный метод получения инверсии, называются газодинамическими. Наиболее изученным и перспективным с точки зрения технологического применения является газодинамический лазер (ГДЛ) на СО2 (рис. 4.12). [c.148]

Если под КПД газодинамического лазера подразумевать отношение мощности лазерного излучения к мощности, затрачиваемой на нагрев смеси до Т , то его величину можно оценить с помощью соотношения [c.149]

Газодинамические лазеры. Введение.—М. Мир. 1979. [c.187]

В настоящее время наибольшая мощность достигается у газодинамических лазеров, использующих смесь из СО2 (7,5 %), N2 (91,3 %) и Н2О (1,2 %). Разогретая до 700—3000 °С смесь газов находится под давлением 981 ГПа в камере 3 (рис. 23.7, б), затем проходит со сверхзвуковой скоростью через сопло Лаваля 4 в камеру 5, где происходит ее охлаждение до Г- 250 °С вследствие адиабатического расширения газа. Возбужденные молекулы СО2 при охлаждении переходят на более низкий энергетический уровень, испуская когерентное излучение. [c.455]

Основные научные направления газодинамика взрыва, детонация, горение, аэродинамика сверхзвуковых летательных аппаратов, газодинамические лазеры. [c.402]

Согласно опубликованным данным, от газодинамических С02-лазеров можно получить выходную мощность до 80 кВт, причем химический КПД ) составляет 1 % Непрерывный режим работы такого лазера был получен лишь в течение короткого времени (несколько секунд), что связано с сильным нагревом отдельных элементов (например, зеркал) лазерным пучком. Вследствие трудностей, возникающих при работе со сверхзвуковым истечением, промышленные применения для газодинамических лазеров пока не найдены. Наше короткое рассмотрение здесь имело целью подчеркнуть интерес к самой идее создания инверсии населенностей путем газодинамического расширения. [c.377]

Изучение особенностей релаксационных явлений в многоатомных газах и газовых смесях с учетом диссипативных процессов (вязкости, теплопроводности и т. д.) представляет большой интерес, особенно в связи с быстрым развитием газовых и газодинамических лазеров (ГДЛ). При теоретическом изучении газовых сред с инверсией населенностей квантовых уровней основными являются следующие проблемы построение и решение различных моделей уравнений релаксационной гидродинамики вычисление для этих уравнений коэффициентов переноса исследование кинетики и определение эффективных сечений соударений различных атомных и молекулярных компонентов. [c.105]

Активная среда D N. Условия возбуждения импульсный разряд в смеси и Br N или D4 и ND3 некоторые линии возбуждаются также непрерывно в режиме газодинамического лазера (4,31 и 12,62 мкм) [6] [c.918]

Активная среда NH2 [6]. Условия возбуждения в режиж газодинамического лазера [c.918]

С. широко используются в технике в паровых, водяных и газовых турбинах, в ракетных и воздущ-но-реактивных двигателях, в газодинамических лазерах, в магннтогидродинамич. установках, в аэродинамических трубах и на газодинамич. стендах, при создании молекулярных пучков, в хим. технологии, в струйных аппаратах, в процессах дутья и др, [c.599]

Принцип действия газодинамического лазера можно кратко описать следующим образом (рис. 6.22). Предположим, что вначале газовая смесь находится при высокой температуре (например, Т = 1400 К) и высоком давлении (например, р = 17 атм) в соответствующем резервуаре. Поскольку газ первоначально находится в термодинамическом равновесии, у молекулы СО2 будет большой населенность уровня 00 1 (порядка 10% населенности основного состояния см. рис. 6.22,6). Разумеется, по сравнению с этой населенность нижнего уровня является более высокой ( 25%), и, следовательно, инверсия населенностей отсутствует. Предположим теперь, что газовая смесь истекает через какне-то сопла (рис. 6.22, е). Поскольку расширение является адиабатическим, температура поступательного движения смеси становится очень низкой. За счет VT-релаксации населенности как верхнего, так и нижнего лазерных уровней будут стремиться к новым равновесным значениям. Однако, поскольку время жизни верхнего уровня больше времени жизни нижнего, релаксация нижнего уровня произойдет на более ранней стадии процесса расширения (рис. 6.22,6). Таким образом, ниже по потоку от зоны расширения будет существовать достаточно широкая область с инверсией населенностей. Протяженность этой области L приближенно определяется временем, необходимым для передачи возбуждения от молекулы N2 молекуле СО2. При этом оба лазерных зеркала выбирают прямоугольной формы и их располагают так, как показано на рис. 6.22, е. Такой способ создания инверсии населенностей будет эффективным лишь в [c.375]

Исходные сведения об активной среде того или иного лазера нового типа часто поступают от спектроскопистов, считающих делом чести учесть такое число уровней и переходов, что получить ясное представление о работе лазера в целом становится немыслимым. Поэтому важнейшей целью начального этапа расчетов является вьщеление двух-трех основных процессов и тем самым сведение к минимуму числа описывающих среду уравнений. В [16], 4.2 приведен пример предложенной В.К. Конюховым [109] и пригодной в широком диапазоне изменения параметров газодинамических лазеров [4] модели, в которой таких уравнений всего два. [c.198]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...