Лазер на азоте

Схема лазера на азоте приведена на рис. 32. Поскольку генерация осуществляется на длине волны 0,337 мкм, относящейся к ультрафиолетовой части спектра, все оптические элементы в ОКГ выполняются из кварца. Особого внимания заслуживает система возбуждения с поперечным разрядом и бегущим волновым фронтом. В лазерах [c.51]

Аппаратура, используемая для этих экспериментов, состоит из органического лазера 3, работающего в импульсном режиме, микроскопа 7 и набора оптических элементов (рис. 106). Применение цилиндрических линз 2 позволяет создать распределенную однородную подсветку от лазера на азоте 1 на жидком органиче- [c.174]

Для лазерного скрайбирования стекла и большинства полупроводниковых материалов используются ИАГ-лазеры свободной генерации и лазеры на азоте. Вследствие более высокой поглощающей способности керамики на длине волны 10,6 мкм для скрайбирования керамических пластин более эффективны СОг-лазеры. [c.582]

Для скрайбирования кремния, обладающего высокой поглощательной способностью на полосе 1 мкм, применяются ИАГ-лазеры свободной генерации или с модуляцией добротности. Для прецизионной резки полупроводниковых материалов может использоваться установка на базе импульсного лазера на азоте. В отлитие от полупроводников, обработанных излучением твердотельных лазеров, работающих в режиме свободной генерации, монокристаллы сурьмянистого индия, арсенида галлия и германия, подвергнутые воздействию излучения азотного лазера, не изменяют структуру вблизи зоны реза. Указанное обстоятельство является весьма важным, так как даже незначительное изменение структуры поверхности полупроводника может сильно изменить его электрофизические свойства. Этот метод был применен для разделения плоского /7-л-перехода на ряд элементов различной конфигурации. [c.317]

Наибольшую мощность и к.п.д. имеют газовые лазеры, генерирующие колебания на молекулярных переходах. Типичный представитель этой группы — лазер на углекислом газе. Молекула СО2 возбуждается электронными ударами в газовом разряде, причем для увеличения мощности к СО2 добавляют молекулярный азот N2. Выходная мощность возрастает благодаря резонансной передаче энергии от возбужденных молекул N2 молекулам СО2. Отношение парциальных давлений СО2 и N2 обычно выбирается в пределах 1 1...1 5 при суммарном рабочем давлении в несколько сотен паскалей. [c.122]

Молекулярные лазеры работают на переходах между колебательно-вращательными уровнями молекулы. Примером такого лазера может служить лазер на смеси углекислого газа, азота и гелия. Генерация происходит между колебательными уровнями молекулы СОг, тогда как присутствие молекул N2 и атомов Не значительно повышает коэффициент полезного действия лазера. [c.291]

Рис. 34.7. Схема кривых потенциальной энергии и колебательных уровней лазера на молекулярном азоте в системе Nj+Ar [1]. Вертикальная стрелка из основного состояния 0 = 0 вверх соответствует переходам при электронном возбуждении. Горизонтальная стрелка обозначает передачу энергии возбуждения с уровней аргона на верхний рабочий уровень азотного лазера Тц — радиационное время жизни рабочего состояния

Описанные выше собственные колебания молекулы СО2 используются в газовом лазере на углекислом газе. Упрощенная схема энергетических уровней молекул СОа и азота Na, входящих в состав газовой смеси лазера, приведена на рис. 8.4. Электронный поток газового разряда возбуждает с большой эффективностью колебания, соответствующие наинизшему уровню молекул азота Еу. Частота этих колебаний близка к частоте соа антисимметричных колебаний молекулы Oj. В результате неупругого столкновения молекул Na и СОа происходит возбуждение антисимметричного колебания СОа и молекула переходит на энергетический уровень а- Этот уровень метастабилен. С него возможны переходы на более низкий возбужденный уровень симметричного колебания 3 и второй возбужденный уровень деформационного колебания 4. Уровни 3 и 4 близки, между ними в результате неупругого взаимодействия молекул существует сильная связь. Деформационные колебания молекулы СО легко передают свою [c.293]

Ближайшими перспективами развития лазерной техники является увеличение мощности источников излучения. А. М. Прохоров в статье, посвященной 50-летию Октябрьской социалистической революции, по этому поводу указывает, что в ряде лабораторий, в том числе, конечно, и в ряде лабораторий нашей страны, получены лазеры с большой мощностью излучения [361, и для характеристики современных лазеров приводит такие цифры в лазере на неодимовом стекле были получены мощности излучения 50 Гвт (50-10" вт) и энергией излучения 250 дж при импульсе длительностью 10 сек выходная мощность некоторых лазеров на твердом теле составляет более сотни ватт лазер на кристаллах флюорита с частотой повторения вспышек 500 гц, работающий при температуре жидкого азота, способен развить мощность более 1 Мэе и т. д. [c.415]

Длина волны излучения 0,8—0,9 мкм (ИК-область). Длительность импульса — несколько микросекунд. Мощность такого типа лазеров в импульсном режиме при температуре жидкого азота достигает 100 Вт, при комнатной температуре мощность значительно меньше. Лазеры на арсениде галлия могут работать и в непрерывном режиме, но при температурах жидкого азота и гелия и мощности порядка 10 Вт. [c.62]

Процесс 14 — возбуждение резонансных состояний молекул в азотном лазере, напр., этот процесс создаёт инверсную заселённость уровней. Процесс 15 — возбуждение колебат. уровней молекулы, этот процесс преобладает в тлеющем разряде в азоте и в лазере на углекислом газе, что обеспечивает большой кпд и высокую мощность лазера. [c.353]

Таким образом, СОз-лазер — это лазер на смеси углекислого газа, азота и гелия, где СО2 обеспечивает излучение, N2 — накачку верхнего уровня, а Не — опустошение нижнего уровня. При этом гелий не только определяет релаксацию нижнего лазерного уровня, но также облегчает возникновение и поддержание тлеющего разряда и обеспечивает, благодаря высокой теплопроводности, охлаждение СО2 в зоне разряда и препятствует диссоциации СО2 электронами разряда. [c.47]

Импульсный характер лампы-вспышки определяет и импульсную работу рубина. В принципе, если бы удалось применять мощные лампы непрерывного действия, то кристалл мог бы давать непрерывное излучение. В качестве таких ламп можно было бы использовать электрическую дугу высокого давления мощностью в несколько киловатт. Но тут возникает другая проблема — перегрев самого кристалла. Ведь рубин обладает плохой теплопроводностью и под влиянием лампы-накачки его температура может увеличиться до критической величины и сердце лазера разрушится. Применение искусственного охлаждения кристалла проточной водой или жидким азотом несколько облегчает положение, однако получить при этом значительную мощность в непрерывном режиме работы лазера на рубине все равно пока не удается. [c.97]

Среди газовых лазеров особенно интересны, работающие на колебательных переходах молекул. Они позволили освоить практически весь диапазон излучения между инфракрасным и сверхвысокочастотным. Наиболее характерны такого рода лазеры на смеси азота и двуокиси углерода и лазеры на молекулах воды. Главным отличием их является то, что для генерации излучения возбуждаются колебания ядер, составляющих молекулы. Частота этих колебаний гораздо ниже частоты, обусловленной электронными переходами. В таком лазере с помощью электронного разряда возбуждается в первую очередь азот, концентрация которого обычно заметно выше концентрации углекислого газа. Так как величины энергии электронов, сталкивающихся с молекулами азота, различны, то молекулы азота попадают в различные возбужденные состояния. Из этих состояний они с довольно большой вероятностью выбирают так называемое метастабильное состояние — оно довольно устойчиво, долговечно и имеет сравнительно небольшую энергию возбужде- [c.105]

Выдающимся по своим параметрам явился лазер на тройной смеси газов — окиси углерода, азота и гелия, излучающий невидимые световые лучи с длиной волны около 10 микрон. Мощность его в непрерывном режиме работы достигает 200—250 ватт при к. п. д. порядка 10%. С такими данными газовый лазер применим и для обработки металла. [c.106]

На рис. 6.12 и 6.13 приведены результаты измерений часовых ходов концентраций угарного газа и закиси азота соответственно в августе 1987 г. в пригороде промышленного центра (Западная Сибирь, г. Томск). Анализ СО проводился на 2-й гармонике линии 9Р(24) С02-лазера, а для измерения концентрации закиси азота использовались суммарные частоты линий 9К(40) и 9К(18) двух С02-лазеров, на основном изотопе и изотопе С 02 соответственно. [c.177]

В эксперименте [47] сверхзвуковая струя создавалась при истечении азота из резервуара высокого давления ( ро =28 атм) в кювету с остаточным давлением 2 мм рт.ст. через цилиндрический канал диаметром D = = 100 мкм. Сечение струи и геометрия возбуждения и зондирования молекулярных колебаний показаны на рис. 4.40. Временная диаграмма нестационарной спектроскопии КАРС в этом эксперименте соответствует рис. 4.19. Для возбуждения использовались одиночные пикосекундные импульсы лазера на Nd YAG (Xi = 1,06 мкм, Тр = 40 пс) и параметрического генератора света ( 2 = мкм, Тр = 20 пс, ширина линии генерации Асо = 30 см ). Зондирование когерентных колебаний осуществлялось импульсами второй гармоники (X = 0,53 мкм, = 30 пс). Для повышения [c.289]

Молекулярный лазер на двуокиси углерода (СОа-лазер). Молекулярные лазеры на двуокиси углерода позволяют получать высокие мощности в непрерывном режиме (до 10 кВт и выше), они характеризуются исключительно высокими значениями КПД (до 40%). Активная среда СОг-лазера—смесь нескольких компонентов двуокиси углерода, молекулярного азота и различных добавок (гелий, пары воды и др.). Активные центры — молекулы СОа, излучающие на переходах между колебательными уровнями основного электронного состояния. Азот играет роль буферного газа, молекулы которого резонансно передают энергию возбуждения молекулам СОг. Для возбуждения СОа-лазеров обычно применяют тлеющий разряд используется также импульсный разряд. [c.53]

Рис, 6. Добавка газообразного азота в лазер на углекислом газе приводит к селективному возбуждению молекул углекислого газа на высший лазерный уровень. Азот является двухатомной молекулой и поэтому имеет одну колебательную степень свободы. Следовательно, одно квантовое число V полностью описывает его колебательные уровни. Молекулы азота могут эффективно возбуждаться с уровня у=0 на уровень г=1 при столкновении с электронами в разряде под низким давлением. Так как энергия возбуждения молекулы N2(v=l) почти равна энергии возбуждения молекулы СОг(001), имеет место эффективная передача колебательной энергии от азота к углекислому газу при столкновении между молекулами N2(v=l) и СО2(001). При таком столкновении молекула азота возвращается с уровня с г=1 в основное состояние, теряя квант своей колебательной энергии и возбуждая тем самым молекулу углекислого газа из ее основного состояния на уровень 001. Молекула углекислого газа может тогда перейти на уровни 100 или 020, испуская инфракрасный свет с длиной волны 10,6 или [c.66]

Удаление узкого места на уровне 010 углекислого газа увеличивает высвечивание низших лазерных уровней. Это, в свою очередь, приводит к увеличению выходной мощности и более высокой эффективности лазера на углекислом газе. Ранее я упоминал, что высвечивание молекул СОг ОЮ) происходит при превращении энергии молекулы СОг(020) в кинетическую энергию при столкновении с другой частицей. Скорость такого высвечивания зависит от природы этой другой частицы. Например, в самом углекислом газе происходит около 100 высвечивающих столкновений в секунду при давлении в один тор, в то время как у атомов гелия их около 4000, а у водяного пара — 100 ООО. Таким образом, мы получаем еще один метод увеличения выходной мощности и эффективности лазерной системы на смеси азота и углекислого газа. [c.68]

Рис. 32. Электрическая схема лазера на азоте С — емкость Р — разрядник L — передающая линия К — катоды А — анод / з, — зарядное и шунтирующее сопротип-лепия

Кристалл-10 . Установка с лазером на азоте типа ЛГИ-21 предназначена для подгонки пленочных резисторов микросхем. Координатный стол обеспечивает перемещение луча с одного модуля на другой в пределах обрабатываемой платы, а система сканирования — в пределах модуля. Толщина обрабатываемой пленки до 1 мкм, ширина реза 5—30 мкм. Скорость резания резистивной пленки 4 мм/с. Обрабатываемая площадь 60x60 мм. Мощность излучения в импульсе 1—2 кВт, длительность импульса [c.316]

Кварц-2 . Установка с лазером на азоте (рис. 181) предназначена для обработки монолитных кварцевых фильтров и прецизионных кварцевых резонаторов в лабораториях и цеховых условиях, а также для прецизионной обработки металлических тонких пленок. Установка работает в импульсном режиме мощность в импульсе 1000 Вт, частота следования импульсов фиксированная от 1 до 100 Гц. Схема обработки изделий контурнопроекционная. Форма маски — квадрат с размерами в плоскости [c.316]

В ряде онкологических институтов Москвы, Ленинграда, Киева применяется лазерное излучение. Для этого используются такие лазеры, как СО2 мощностью до 100 Вт, с непрерывным излучением лазер на азоте с импульсной мощностью 1,5 кВт, гелий-неоновый лазер, работающий в непрерывном режиме с мощностью до 30 мВт, и гелий-кадмиевый лазер с мощностью до 40. мВт. Разработаны и используются три метода лазера ного облучения опухоли [c.76]

Изящное решение проблемы возбуждения дается использованием распространяющейся волны, в которой возбуждение распространяется со скоростью света таким образом, что инверсия населенности создается с той же скоростью, с какой она разрушается за счет вынужденного излучения. Полученное усиление настолько сильно, что не возникает необходимости в резонаторе — лазер действует в ультрафиолетовой области. Молекулярный лазер на азоте, который, видимо, первый заработал на электронных перехода в молекулах, использует теперь этот принпип и дает несколько линий в близком ультрафиолете в окрестности 3371 А. Другое решение в области коротких волн — использование пучка высокоэнергетических электронов с энергией порядка l- 2 Мэе, которые осуществляют одновременно возбуждение и ионизацито газа (энергии, необходимые для обоих процессов, близки и составляют 10- 20 эв). На водороде с использованием обоих этих методов был установлен рекорд наименьшей наблюденной длины волны вынужденного излучения в полосе излучения Вернера (Я, = 1161 А) (рис. 9). Полученная пиковая мощность довольно [c.41]

Создание перестраиваемых лазеров на органических красителях [137] открыло возможность возбуждения определенных атомных и молекулярных электронных переходов и, таким образом, использования резонансного рассеяния и дифференциального поглощения в дистанционном зондировании. Как следует из табл. 5.1, выпускаемые перестраиваемые лазеры на органических красителях перекрывают диапазон длин волн от ближней УФ- до ближней ИК-области. Инверсия населенностей создается в красителе при оптической накачке с помощью лампы-вспыщки или другого лазера. При импульсной работе для накачки используются лазеры на азоте, N(1 — ИАГ или эксимерные лазеры на галидах инертных газов в непрерывном режиме накачка осуществляется хорощо сфокусированным аргоновым лазером. [c.253]

Лазерный флюорометр первоначально предназначался для обнаружения нефтяных поверхностных загрязнений с борта летательных аппаратов. Однако авторы работы [219] указали, что с помощью нового метода активного дистанционного зондирования можно решать широкий класс задач некоторые из них ранее считались неразрешимыми. Рис. 10.7 дает представление о потенциальных возможностях применения лазерного флюорометра. На рис. 10.8, а изображен созданный авторами работы [154] опытный образец лазерного флюорометра, кото рый включал лазер на азоте, работающий на длине волны [c.482]

В соответствии с сделанным выводом лазерный флюорометр следует рассматривать в качестве прибора, который должен дополнять другую, имеющуюся на борту самолета аппаратуру для обнаружения нефтяных загрязнений с большой высоты. Как только один из приборов обнаружит наличие некоторой аномалии на водной поверхности, разведывательному самолету следует снижаться до такой высоты, когда лазерный флюорометр сможет зондировать объект, чтобы определить, возникла ли данная аномалия из-за нефтяного загрязнения, и если это так, то охарактеризовать тип нефтепродукта. На морском вертолете был установлен усовершенствованный бортовой образец лидара службы береговой охраны США для обнаружения нефтепродуктов и продемонстрирована возможность такой методики [213]. В этом лазерном флюорометре использовали лазер на азоте мощностью 10 Вт, с длительностью импульса 10 не, работающий на длине волны 337 нм с частотой повторения [c.483]

Лазерный флюорометр Мк П1 Канадского центра дистанционного зондирования является типичным гидрографическим лидаром, устанавливаемым на борту летательных аппаратов. Интересующий объект зондируется с помощью надежного лазера на азоте, работающего на длине волны 337 нм. Одновременно 16-канальная фотоприемная система (рис. 10.12) регистрирует обратную флюоресценцию в диапазоне 380—700 нм. Основные технические характеристики этой системы даны в табл. 10.1. Первый канал расположен так, чтобы центр приходящегося на него спектрального участка совпадал с линией [c.487]

Для улучшения условий работы полупроводникового лазера и обеспечения непрерывного режима генерации кристалл необходимо охлаждать до низких температур. Мощность лазера на арсениде галлия при температуре жидкого азота в импульснопериодическом режиме составляет 100 Вт, в непрерывном режиме — 10 Вт. Лучшие образцы полупроводниковых лазеров могут работать при нормальных температурах. [c.124]

Из молекулярных лазеров широкое применение получил лазер на углекислом газе (СОз). Активной средой является смесь 02( 100 Па) и азота (s=i500 Па), активным веществом является Oj (длина волны излучения 10,6 мкм) Мощность современных лазеров на Oj достигает десятков киловатт, к, п. д. ж 10—20%. [c.341]

В другом типе этой группы химических лазеров осуществляется продув газа через резонатор со скоростями, близкими к звуковым. Представителем такого типа ОКГ является лазер на фтористом водороде. Атомы фтора в этом лазере образуются при электрическом разряде в смеси N2—Не—SF . Азот увеличивает напряжение на разрядной трубке, что необходимо для разложения молекулы SFfl. Гелий уменьшает температуру смеси. Атомы фтора поступают в прямоугольный канал со скоростью потока 40 m- 1. Ось лазерного резонатора ориентирована поперек потока. Атомы фтора вступают в реакцию с водородом, который подается через соответствующее отверстие в поток атомов фтора при входе в резонатор F + На HF + Н HF является активной лазерной молекулой, на переходах которой осуществляется генерация в диапазоне длин волн 2,6—3,5 мкм. [c.67]

Разделение кремниевых пластин можно осуществлять с помощью лазера на молекулярном азоте. Небольшая мощность лазера делает нецелесообразным его использование для сквозной разделки кремния, но применение этого лазера для скрайбирова-ния представляет определенный интерес. В работе [135] показано, что при частоте следования импульсов 100 Гц, средней мощности излучения 1,2 мВт, диаметре светового пятна 15 мкм и скорости перемещения образца 2 мм/с глубина реза составляет 5— 10 мкм за один проход. Скрайбирование всей пластины требует [c.173]

Лазеры широко используются в химической спектроскопии, где их роль сводится не только к стимулированию химических реакций, но и к определению характера их протекания. Импульсные лазеры применяются для фотолиза веществ, в котором участвуют микросекупдные и наносекундпые импульсы. Однако использование пикосекундных импульсов позволяет повысить разрешение системы на трн-четыре порядка и открывает новые возможности для исследования фотофизических процессов. Большая мощность излучения лазера может быть вложена в малый объем твердого тела, жидкой или газовой среды, вызывая эффект пиролиза. Это может быть использовано в области микроскопических исследований, а также для ускорения специфических реакций и других целей. При определенных условиях лазеры могут служить для возбуждения определенной степени свободы в потенциально реактивных молекулах, приводя их таким образом к селективно возбужденной химической реакции. Этот метод может быть использован для исследований реакций при воздействии на них тепловым источником. Новым применением лазеров в химии является фотохимическое разделение изотопов, при котором используются такие положительные моменты, как высокая интенсивность, узкая полоса излучения и возможность настройки лазера на определенную длину волны. Облучая систему атомов или молекул, среди которых имеются изотопные элементы с несколько смещенной линией поглощения, можно возбудить их селективно и известным способом отделить от общей системы. Таким образом удалось разделить изотопы водорода (дейтерия), бора, азота, кальция, титана, брома, бария, урана и т. д. [238]. [c.222]

ЮТ ультрафиолетовый и рентгеновский участки диапазона спектра частот. Однако первый освоен крайне слабо. Создана часть приборов на аргоне, криптоне и азоте.. Онн излучают в диапазоне волн 0,29...0,33 мкм и имеют очень незначительную мощность. Лишь работы последнего времени показали, что могут быть созданы и лазеры высокой мощности [14]. Для этого пригодны так называемые эксимерные лазеры на аргоне, криптоне и ксеноне. Эти инертные газы устойчивы только в виде одноатомных молекул. Однако некоторые возбужденные состояния Агг, Кгг, Хег могут образовывать связанные состояния, они-то и получили название эксимеров (молекула, устойчивая в возбужденном состоянии,.не связанная в основном состоянии). Эксимеры инертных газов при высоком давлении испускают молекулярное излучение в области вакуумного ультрафиолета и обладают высоким коэффициентом преобразования кинетической энергии в световое излучение. Возбуждение происходит при взаимодействии с быстрыми электродами. На рис. 16 показана последовательность реакций, происходящих в экси-мерном лазере на Хег. Верхнее возбужденное состояние лазерного перехода возникает в результате сложной последовательности соударений, в которой участвуют ионы Хе, Хеа, атомы Хе, молекулярные эксимеры Хег и свободные электроны [c.42]

Почти все твердотельные лазеры обладают плохой стабильностью частоты. Имеется лишь одно исключение лазер на рубине с лейкосапфировой оболочкой при температуре жидкого азота с накачкой, превышающей на 1% пороговое значение [10], излучал одну линию, кратковременная стабильность которой благодаря большому усилению в рубине была выше 2 10 . Правда, в работе [10] не учитывалось временное изменение выходной частоты вследствие температурной перестройки. [c.415]

В ряде лидаров возбуждение спектров КР осуш,ествля-лось лазерами на молекулярном азоте, который излучает на длине волны 337,1 нм. Типичные образцы такого лазера генерируют импульсы длительностью 10 нс с частотой следования до 300 Гц и мош,ностью в одном импульсе порядка 100 КВт. В настоящее время уже созданы азотные лазеры с пиковой мощностью порядка нескольких мегаватт. В последние годы начали часто использовать в лидарах лазеры на второй 532 нм) и четвертой (Я = 266 нм) гармониках излучения лазера на алюмоиттриевом гранате с неодимом. Типичная длительность импульса излучения таких лазеров 10... 25 не, а мощность — несколько мегаватт. [c.222]

В последнее десятилетие выполнено также несколько работ, посвященных изучению возможности применения диапазона длин волн короче 250 нм для зондирования газовых примесей в атмосфере. Группой сотрудников технического института г. Лунда (Швеция) проводились натурные измерения содержания паров ртути (Hg) и окисла азота (N0) соответственно в спектральных районах 254 и 226 нм. Первоначально [14, 15] излучение на этих длинах волн реализовалось путем рамановского сдвига в антистоксовую область спектра удвоенной частоты излучения лазера на красителе в ячейке высокого давления с водородом. Однако небольшая энергия и широкая спектральная линия лазерного излучения позволили на первых порах лишь измерить среднее значение N0 на трассе с контротражателем и обнаружить на небольших дистанциях искусственно созданное облако Н . Дальнейшее повышение потенциала лидара за счет использования более мощного и узкополосного лазера на красителях и эффективных преоб- [c.169]

В качестве примера на рис. 4.11 приведен спектр сжиженного азота, полученный методом АСКР при использовании для возбуждения непрерьшного аргонового лазера и непрерьшного перестраиваемого лазера на красителе, каждый из которых имел ширину линии порядка 10" см ( 30 МГц). Линия имеет лоренцеву форму с полной шириной на полувысоте 2Г = 0,058 см Нерезонансный пьедестал на три порядка [c.247]

Электроионизационный лазер на смеси Аг + N2. Лазер излучает на переходе между электронными состояниями молекулы N2 длина волны генерации равна 0,358 мкм. Аргон играет роль буферного газа, резонансно передающего энергию азоту. [c.61]

Рис. 2. Мощный молекулярный лазер. На втой фотографии инфракрасное излучение лазера с длиной волны 10,6 микрон, входящее в систему справа, усиливается при прохождении через 4 лазера типа TEA работающих на смеси азота с углекислым газом при атмосферном давлении. Исходный луч образуется в лазере (на фотографии его не видно), конструкция которого аналогична секциям усилителя, во работающем в режиме генерации, благодаря зеркалам. После фокусировки вогнутым веркалом (слева) влектрическое поле луча достаточно для образования пробоя воздуха (искра). Эта цепочка усилителей выдает знергию 20 джоулей за 60 наносекунд, т. е. пиковую мощность порядка 330 нвг/еея, и используется в экспериментах по получению управляемой термоядерной реакции.

В модели, осуществленной Т. А. Кулом в 1969 году в Корнельском университете, дейтерий и фтор реагируют в присутствии N0 и образуют по сложной цепочке реакций молекулу ВР в возбужденном колебательном состоянии. Эти молекулы передают энергию своего возбуждения молекулам углекислого газа и создают инверсию населенности между уровнями 8 VI 1. Таким образом, молекулы ВР играют роль, аналогичную роли молекул азота в уже рассмотренных лазерах. Этот химический лазер является лазером на углекислом газе с химической накачкой за счет реакции дейтерия с фтором. Кпд преобразования химической энергии в электромагнитную порядка 5%, а объявленная мощность лазера 50 киловатт на килограмм реагирующего газа в секунду. Лазер работает за [c.40]

Рис. 4. Возможный механизм возбуждения молекулы углекислого газа на высший лазерный уровень (в данном случае уровень 001). В электрическом разряде столкновение невозбужденной, или ООО, молекулы углекислого газа с энергичным электроном может перевести ее прямо ва уровень 001 (о). Такое столкновение может также возбудить ООО молекулу на уровень 00 Чз, где (число квантов асимметричной моды) может иметь более одного кванта колебательной анергии. В этом случае последующие столкновения с невозбужденными молекулами приводят к передаче им отдельных квантов колебательной внергии, поднимая их на уровень 001 (б). В лазере на смеси азота с углекислым газом столкновения между молекулами азота, возбужденными на колебательные уровни, и невозбужденньши молекулами углекислого газа, могут переводить молекулы углекислого газа на уровень 001 при передаче кванта колебательной энергии от молекулы азота, которая может иметь один (в) или более (в) квантов колебательной энергии

Из-за нерезонансной природы превращения колебательной энергии в кинетическую высвечивание молекул С0г(010) может замедлиться и создать узкое место в полном цикле возбуждения и высвечивания. Это приведет к уменьшению эффективности и выходной мощности. Даже для лазера на чистом углекислом газе, который я испытывал сначала, механизм высвечивания был достаточно быстрым, чтобы позволить возникнуть сильным лазерным колебаниям на колебательно-вращательных переходах 001- 100 и 001- 020 с длинами волн 10,6 и 9,6 микрон соответственно. Оказалось, что из-за большей вероятности испускания переходы на длине волны 10,6 микрон примерно в 10 раз интенсивнее переходов с длиной волны 9,6 микрон. В дальнейшем мы будем рассматривать только переходы с длиной волны 10,6 микрон. Совершенно ясно, сто возбуждение нри столкновении с электроном, имеющее место в разряде в чистом углекислом газе, пе может давать достаточно высокоселективное возбуждение молекул на высший лазерный уровень, необходимое для получения практической эффективности, приближающейся к квантовой эффективности системы. Причина заключается в том, что электроны могут возбуждать молекулы углекислого газа также на уровни, отличающиеся от ООуз, Это вызывает уменьшение эффективности и выходной мощности. Для получения необходимой высокой эффективности существует несколько видов селективного возбуждения молекул углекислого газа на высший лазерный уровень. Такое селективное возбуждение имеет место, когда в лазер на углекислом газе добавляется газообразный азот. [c.65]

Более того, высшие колебательные уровни молекулы азота, как и уровни СОг(ООуз), расположены почти равномерно. Следовательно, при столкновении молекул N2 (у) и СОг (ООО) эффективная передача колебательной энергии может происходить следующим образом возбужденная молекула N2 (у) теряет квантов колебательной эпергии и переходит па уровень N2(v—V ), а молекула СОг(ООО) получает V квантов колебательной энергии и селективно возбуждается на уровень СОг(ООу ). Так как расстояния между энергетическими уровнями лестниц N2 (у) и СОг(уз) почти равны, при этих столкновениях осуществляется резонансная передача колебательной энергии, и этот процесс очень эффективен. После этого молекулы СОг(ООуз=у ) превращаются в молекулы СОг (002) (т. е. в молекулы на высшем лазерном уровне) с помощью резонансных столкновений, описанных выше. В результате осуществляется эффективное селективное возбуждение молекул углекислого газа на высший лазерный уровень. При этом следует ожидать значительного увеличения эффективности и выходной мощности лазера на смеси углекислого газа с азотом, по сравнению с лазером на чистом углекислом газе. [c.66]

Рис. 7. Система с непрерывной прокачной использовалась автором для проверки предположения о том, что лазер на смеси азота и углекислого газа будет более эффективен, чем дазер на чистом углекислом газе. В системе получались сильные лазерные колебания при колеба-тельно-вращательных переходах в молекулах углекислого газа, хотя в области взаимодействия не было электрического поля. Тем самым подтверждалась эффективность использования молекул азота, возбужденных на колебательные уровни, для селективного возбуждения молекул углекислого газа на высший лазерный уровень.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...