Кіріспе
Молекулалық тербеліс күйлерінің релаксациялық жылдамдықтарының айырмашылығына негізделген лазер Газдық динамикалық лазер (GDL) - молекулалық тербеліс күйлерінің релаксациялық жылдамдықтарының айырмашылығына негізделген лазер. Лазерлік орта газдың қасиеттері бар, сондықтан энергиясы төмен тербеліс күйі жоғары тербеліс күйінен жылдам демалады, сондықтан белгілі бір уақытта популяция инверсиясы жүзеге асырылады. Оны Эдвард Джерри мен Артур Кантровиц 1966 жылы Avco Everett Research Laboratory-де ойлап тапты. Таза газды динамикалық лазерлер әдетте лазерлік орта ретінде жану камерасын, үстіркіштік кеңейту сопағын және азот немесе гелий қоспасындағы CO2 пайдаланады. Газ динамикалық лазерлерді газды жандыру немесе адиабатикалық кеңейту арқылы сорғылауға болады. Тиісті тербеліс құрылымы бар кез келген ыстық және сығылған газды пайдалануға болады. Жарылыспен сорылатын газды динамикалық лазер - жарылыс өнімдерін кеңейту арқылы сорылатын GDL нұсқасы. Гексантитробензол және/немесе тетранитрометан металл ұнтағымен артықшылықты жарылғыш болып табылады. Бұл құрылғы лазерлік қару үшін жарамды өте жоғары импульстік шың қуатына ие болуы мүмкін.
A gas dynamic laser (GDL) is a laser based on differences in relaxation velocities of molecular vibrational states. The lasing medium gas has such properties that an energetically lower vibrational state relaxes faster than a higher vibrational state, and so a population inversion is achieved in a particular time. It was invented by Edward Gerry and Arthur Kantrowitz at Avco Everett Research Laboratory in 1966. Pure gas dynamic lasers usually use a combustion chamber, supersonic expansion nozzle, and CO2, in a mixture with nitrogen or helium, as the laser medium. Gas dynamic lasers can be pumped by combustion or adiabatic expansion of gas. Any hot and compressed gas with appropriate vibrational structure could be utilized. The explosively pumped gas dynamic laser is a version of GDL pumped by expansion of explosion products. Hexanitrobenzene and/or tetranitromethane with metal powder is the preferred explosive. This device could have very high pulsed peak power output suitable for laser weapons.
Функция
Ыстық қысылған газ пайда болады. Газ субсоникалық немесе суперсоникалық кеңейту сопақшасы арқылы кеңейеді, газдың температурасы төмендейді және Максвелл-Болцманның үлестіріміне сәйкес термодинамикалық тепе-теңдікте термодинамикалық күйлер тынығатынша газ болмайды. Газ белгілі бір ұзындықтағы құбыр арқылы белгілі бір уақыт бойы ағады. Бұл уақытта төменгі вибрациялық күйде демалады, ал жоғары вибрациялық күйде демалмайды. Осылайша халық санының кері айналуы жүзеге асады. Газ стимуляцияланған эмиссия орын алатын айна аумағы арқылы ағады. Газ тепе-теңдікке оралып, жылынады. Лазер қуысынан алып тастау керек, әйтпесе жаңадан кеңейтілген газдың термодинамикасы мен тербеліс күйінің тынығуына кедергі келтіреді.
Қолдану
Кез келген химиялық лазердің тиімділігін арттыру үшін газдық-динамикалық процестер қолданылады. Жоғары энергия тиімділігі (30% дейін) және өте жоғары қуат шығару GDL-ді кейбір (әсіресе әскери) қолдануға жарамды етеді.