Chemischer Laser

Die Möglichkeit der Erzeugung von Infrarotlasern basierend auf den vibrationsangeregten Produkten einer chemischen Reaktion wurde erstmals 1961 von John Polanyi vorgeschlagen. Ein gepulster chemischer Laser wurde 1965 von Jerome V. V. Kasper und George C. Pimentel demonstriert. Zuerst wurde Chlor (Cl2) kräftig in Atome photodissoziiert, die dann mit Wasserstoff reagierten und Chlorwasserstoff (HCl) in einem angeregten Zustand lieferten, der für einen Laser geeignet war. Dann wurden Fluorwasserstoff (HF) und Deuteriumfluorid (DF) nachgewiesen. Pimentel fuhr fort, einen DF-CO2-Transferlaser zu erforschen. Obwohl diese Arbeit keinen rein chemischen Dauerstrichlaser hervorbrachte, ebnete sie den Weg, indem sie die Lebensfähigkeit der chemischen Reaktion als Pumpmechanismus für einen chemischen Laser zeigte.Der chemische HF-Laser mit kontinuierlicher Welle (CW) wurde erstmals 1969 von D. J. Spencer, T. A. Jacobs, H. Mirels und R. W. F. Gross bei der Aerospace Corporation in El Segundo, Kalifornien, demonstriert und 1972 patentiert. Dieses Gerät verwendet, um die Vermischung benachbarter Ströme von H2 und F, innerhalb eines optischen Hohlraums, schwingungserregte HF zu erzeugen, die gelasert. Das atomare Fluor wurde durch Dissoziation von SF6-Gas unter Verwendung einer elektrischen Gleichstromentladung bereitgestellt. Spätere Arbeiten bei US Army, US Air Force und US Navy Contractor Organizations (z. B. TRW) verwendeten eine chemische Reaktion, um das atomare Fluor bereitzustellen, ein Konzept, das in der Patentoffenlegung von Spencer et al. Die letztere Konfiguration erübrigte den Bedarf an elektrischer Energie und führte zur Entwicklung von Hochleistungslasern für militärische Anwendungen.

Die Analyse der HF-Laserleistung ist kompliziert, da gleichzeitig die fluiddynamische Vermischung benachbarter Überschallströme, mehrere chemische Nichtgleichgewichtsreaktionen und die Wechselwirkung des Verstärkungsmediums mit dem optischen Hohlraum berücksichtigt werden müssen. Die Forscher der Aerospace Corporation entwickelten die erste Exact Analytic (Flame Sheet) -Lösung, die erste numerische Computercode-Lösung und das erste vereinfachte Modell, das die chemische CW-HF-Laserleistung beschreibt.

Chemische Laser stimulierten die Verwendung von wellenoptischen Berechnungen für die Resonatoranalyse. Diese Arbeit wurde von E. A. Sziklas (Pratt & Whitney) und A. E. Siegman (Stanford University) vorangetrieben. Teil I ihrer Arbeit befasste sich mit der Hermite-Gauß-Expansion und wurde im Vergleich zu Teil II, der sich mit der Fast-Fourier-Transformationsmethode befasste, die heute ein Standardwerkzeug bei United Technologies Corporation, Lockheed Martin, SAIC, Boeing, tOSC, MZA (Wave Train) und OPCI ist, wenig genutzt. Die meisten dieser Unternehmen konkurrierten in den 1970er und 1980er Jahren um Aufträge zum Bau von HF- und DF-Lasern für DARPA, die US Air Force, die US Army oder die US Navy. General Electric und Pratt & Whitney schieden Anfang der 1980er Jahre aus dem Wettbewerb aus und überließen das Feld Rocketdyne (jetzt Teil von Pratt & Whitney – obwohl die Laserorganisation heute bei Boeing bleibt) und TRW (jetzt Teil von Northrop Grumman).Umfassende chemische Lasermodelle wurden bei SAIC von R. C. Wade, bei TRW von C.-C. Shih, von D. Bullock und M. E. Lainhart und bei Rocketdyne von D. A. Holmes und T. R. Waite entwickelt. Von diesen war der CROQ-Code bei TRW vielleicht der anspruchsvollste und übertraf die frühen Arbeiten bei der Aerospace Corporation.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.