La possibilità di creare laser a infrarossi basati sui prodotti vibrazionalmente eccitati di una reazione chimica fu proposta per la prima volta da John Polanyi nel 1961. Un laser chimico pulsato è stato dimostrato da Jerome V. V. Kasper e George C. Pimentel nel 1965. In primo luogo, il cloro (Cl2) è stato vigorosamente foto-dissociato in atomi, che poi hanno reagito con idrogeno, producendo cloruro di idrogeno (HCl) in uno stato eccitato adatto per un laser. Quindi sono stati dimostrati fluoruro di idrogeno (HF) e fluoruro di deuterio (DF). Pimentel ha continuato a esplorare un laser di trasferimento DF-CO2. Anche se questo lavoro non ha prodotto un laser ad onda continua puramente chimico, ha aperto la strada mostrando la vitalità della reazione chimica come meccanismo di pompaggio per un laser chimico.
Il laser HF chimico a onda continua (CW) è stato dimostrato per la prima volta nel 1969 e brevettato nel 1972 da D. J. Spencer, T. A. Jacobs, H. Mirels e R. W. F. Gross presso la Aerospace Corporation di El Segundo, in California. Questo dispositivo utilizzato la miscelazione di flussi adiacenti di H2 e F, all’interno di una cavità ottica, per creare HF vibrazionalmente eccitato che lased. Il fluoro atomico è stato fornito dalla dissociazione del gas SF6 utilizzando una scarica elettrica DC. Più tardi il lavoro presso US Army, US Air Force e US Navy contractor organizations (ad esempio TRW) ha utilizzato una reazione chimica per fornire il fluoro atomico, un concetto incluso nella divulgazione di brevetti di Spencer et al. Quest’ultima configurazione ha ovviato alla necessità di energia elettrica e ha portato allo sviluppo di laser ad alta potenza per applicazioni militari.
L’analisi delle prestazioni del laser HF è complicata a causa della necessità di considerare contemporaneamente la miscelazione fluidodinamica di flussi supersonici adiacenti, reazioni chimiche multiple di non equilibrio e l’interazione del mezzo di guadagno con la cavità ottica. I ricercatori della Aerospace Corporation hanno sviluppato la prima soluzione analitica esatta (flame sheet), la prima soluzione di codice numerico per computer e il primo modello semplificato che descrive le prestazioni del laser chimico CW HF.
I laser chimici hanno stimolato l’uso dei calcoli dell’onda-ottica per l’analisi del risonatore. Questo lavoro è stato aperto la strada da E. A. Sziklas (Pratt& Whitney) e A. E. Siegman (Stanford University). La parte I del loro lavoro riguardava l’espansione Hermite-gaussiana e ha ricevuto poco uso rispetto alla Parte II, che si occupava del metodo Fast Fourier transform, che ora è uno strumento standard di United Technologies Corporation, Lockheed Martin, SAIC, Boeing, tOSC, MZA (Wave Train) e OPCI. La maggior parte di queste aziende hanno gareggiato per i contratti per costruire laser HF e DF per DARPA, la US Air Force, l’Esercito degli Stati Uniti, o la Marina degli Stati Uniti nel corso degli anni 1970 e 1980. General Electric e Pratt & Whitney abbandonarono la competizione nei primi anni 1980 lasciando il campo a Rocketdyne (ora parte di Pratt & Whitney – anche se l’organizzazione laser rimane oggi con Boeing) e TRW (ora parte di Northrop Grumman).
Modelli laser chimici completi sono stati sviluppati a SAIC da R. C. Wade, a TRW da C.-C. Shih, da D. Bullock e M. E. Lainhart e a Rocketdyne da D. A. Holmes e T. R. Waite. Di questi, forse il più sofisticato era il codice CROQ alla TRW, superando i primi lavori alla Aerospace Corporation.
