Реферат
Газодинамічні лазери та їх промислове застосування
Москва, 2007
Введення
Газодинамічні лазери - це різновид молекулярних газових лазерів, у яких джерелом енергії служать коливально-збуджені молекули, що містяться в нагрітому до високої температури газі, що підсилює середу утворюється за рахунок процесів теплової релаксації молекул під час перебігу газу через надзвукове сопло і підсилює газове середовище рухається через оптичний резонатор з надзвуковою швидкістю. Ці три ознаки виділяють їх серед молекулярних лазерів інших типів, а також серед газових лазерів з рухомої активним середовищем. У лазерах цього типу вперше реалізований принцип прямого перетворення теплової енергії в енергію когерентного електромагнітного випромінювання. p align="justify"> Схема енергетичних рівнів АС
Газова середу ГДЛ представляє собою трикомпонентну газову суміш. Кожний газ, що входить до складу суміші, грає свою функціонально певну роль у роботі лазера. Перший компонент, концентрація якого в складі суміші найбільша (молекулярний азот, 80-90% об'ємних часток) являє собою двоатомний газ з великим часом коливальної релаксації. Його молекули здатні довгостроково зберігати коливальний збудження, отримане ними на початковому ділянці течії при високій температурі газової суміші. Завдяки цій властивості, втрати коливально-збуджених молекул незначні за час руху газу від камери згоряння до оптичного резонатора. Енергія коливального руху молекул азоту є в ГДЛ тим самим джерелом або резервуаром енергії, звідки черпається енергія для генерації. Якщо в складі суміші міститься мало азоту або його немає зовсім, то газодинамический лазер буде працювати, але він буде малопотужним. Ця енергія виражається числом m коливальних квантів, які в середньому припадають на одну молекулу азоту при початковій температурі газової суміші Т 0
,
.
Де? - Енергія коливального кванта. Число коливальних квантів m більше, ніж відносна населеність n1 першого коливального рівня молекули азоту, оскільки в газі містяться молекули, що мають по 2 і більше квантів. У загальному випадку молекула на рівні u = k, має k коливальних квантів. Наприклад, T0 = 1300 В° K, m = 8,1%, n1 = 7,0%. p> Другий компонент у складі суміші (вуглекислий газ 5-10% об'ємних часток) являє собою молекулярний газ з коротким часом коливальної релаксації. Молекула СО2 ііеет дозволені Дипольна переходи в інфрачервоній області спектра і, зокрема, коливально-обертальну смугу 10,6 мкм, тому вона взаємодіє з електромагнітним полем, у молекули СО2 мається коливальний рівень (00 В° 1), Е = 2349 см-1, який майже збігається по енергії (дефект...
