Laser chemiczny

możliwość tworzenia laserów na podczerwień w oparciu o wibracyjnie wzbudzone produkty reakcji chemicznej została po raz pierwszy zaproponowana przez Johna Polanyi ’ ego w 1961 roku. Impulsowy Laser chemiczny został zademonstrowany przez Jerome 'a V. V. Kaspera i George’ a C. Pimentela w 1965 roku. Najpierw chlor (Cl2) energicznie dysocjowano na atomy, które następnie reagowały z wodorem, dając chlorowodór (HCl) w stanie wzbudzonym odpowiednim dla lasera. Następnie wykazano fluorowodór (HF) i fluorek deuteru (DF). Pimentel zbadał laser transferowy DF-CO2. Chociaż praca ta nie wytworzyła czysto chemicznego lasera z falą ciągłą, utorowała drogę, pokazując żywotność reakcji chemicznej jako mechanizmu pompującego dla chemicznego lasera.

chemiczny laser HF z falą ciągłą (CW) został po raz pierwszy zademonstrowany w 1969 roku i opatentowany w 1972 roku przez D. J. Spencera, T. A. Jacobsa, H. Mirelsa i R. W. F. Grossa w Aerospace Corporation w El Segundo w Kalifornii. Urządzenie to wykorzystało mieszanie sąsiednich strumieni H2 I F, w obrębie jamy optycznej, do wytworzenia wzbudzonego wibracyjnie HF, który ulegał rozpadowi. Fluor atomowy dostarczano przez dysocjację gazu SF6 przy użyciu wyładowania elektrycznego prądu stałego. Późniejsze prace w US Army, US Air Force i US Navy organizacje wykonawców (np. TRW) wykorzystały reakcję chemiczną do dostarczenia atomowego fluoru, koncepcja zawarta w ujawnieniu patentu Spencer et al. Ta ostatnia konfiguracja wyeliminowała zapotrzebowanie na energię elektryczną i doprowadziła do opracowania laserów dużej mocy do zastosowań wojskowych.

analiza wydajności lasera HF jest skomplikowana ze względu na konieczność równoczesnego rozważenia dynamicznego mieszania się cieczy w sąsiednich strumieniach naddźwiękowych, wielu nierównoważnych reakcji chemicznych i interakcji medium wzmacniającego z wnęką optyczną. Naukowcy z Aerospace Corporation opracowali pierwsze dokładne rozwiązanie analityczne (arkusz płomieniowy), pierwsze rozwiązanie z numerycznym kodem komputerowym i pierwszy uproszczony model opisujący wydajność lasera chemicznego CW HF.

lasery chemiczne stymulowały wykorzystanie obliczeń optyki falowej do analizy rezonatorów. Prace te zapoczątkowali E. A. Sziklas (Pratt & Whitney) i A. E. Siegman (Stanford University). Część I ich prac dotyczyła ekspansji Hermite-Gaussa i zyskała niewielkie zastosowanie w porównaniu z częścią II, która dotyczyła metody szybkiej transformacji Fouriera, która jest obecnie standardowym narzędziem w United Technologies Corporation, Lockheed Martin, SAIC, Boeing, tOSC, Mza (Wave Train) i OPCI. Większość z tych firm konkurowała o kontrakty na budowę laserów HF i DF DLA DARPA, US Air Force, US Army lub US Navy w latach 70. i 80. General Electric i Pratt & Whitney wycofały się z rywalizacji na początku lat 80., pozostawiając pole do Rocketdyne (obecnie część Pratt & Whitney – chociaż organizacja laser pozostaje do dziś z Boeingiem) i TRW (obecnie część Northrop Grumman).

kompleksowe modele laserów chemicznych zostały opracowane w SAIC przez R. C. Wade, w TRW przez C.-C. Shih, przez D. Bullock i M. E. Lainhart, a w Rocketdyne przez D. A. Holmes i T. R. Waite. Z nich, być może najbardziej wyrafinowany był Kod CROQ w TRW, wyprzedzając wczesne prace w Aerospace Corporation.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.