Газодинамический лазер
Газодинамический лазер — газовый лазер, в котором источником энергии рабочей среды является тепловая энергия нагретого и сжатого газа, а инверсная заселённость колебательно-возбуждённых состояний молекул создаётся из-за адиабатического охлаждения среды при истечении со сверхзвуковой скоростью через сопло.
1. горючая смесь; 2. камера сгорания; 3. сопла, ускоряющие поток; 4. сверхзвуковой поток колебательно — возбуждённого газа; 5. резонатор лазера; 6. выброс отработанного газа
Принцип работы
Принцип работы основан на особой температурной зависимости скорости колебательной релаксации. При нагреве многоатомного газа (в качестве такого «донорного» газа может использоваться азот) до высокой температуры в камере сгорания, часть внутренней энергии накапливается в виде колебательного движения молекул. Если такой нагретый газ расширяется через сопло до сверхзвуковой скорости, то большая часть внутренней энергии преобразуется в кинетическую энергию потока и температура падает. При этом часть энергии остаётся запасённой в колебательно-возбуждённых состояниях молекул азота, поскольку понижение температуры сопровождается падением скорости колебательной релаксации. Возникающая инверсная заселённость верхних колебательных уровней используется для генерации лазерного излучения.
Газодинамический CO2-лазер
 Внешние изображения | |
|---|---|
 | Схема уровней CO2 лазера |
Колебательное возбуждение донорного азота позволяет реализовать газодинамический CO2- лазер. С первого колебательно-возбуждённого уровня азота (2330,7 см-1) возможна передача возбуждения находящейся в основном состоянии молекуле диоксида углерода с её переходом на верхний лазерный уровень (2349,2 см-1). В лазерном резонаторе таким образом возбуждённая молекула производит вынужденное излучение, переходя на один из двух возможных нижних лазерных уровней с генерацией излучения на длине волны 9,4-9,6 мкм или 10,4-10,6 мкм. «Опустошение» нижних лазерных уровней, необходимое для восстановления инверсивной заселённости, осуществляет спонтанное излучение («радиационное опустошение») или специальные добавки в рабочую смесь — гелий, водяной пар. Последний выбор предпочтителен для лазеров большой мощности, так как отработанный газ обычно выбрасывается в атмосферу, что приводило бы к невосполнимым потерям дорогого гелия. Такая же схема лазерной генерации используется в газоразрядном CO2-лазере, с тем лишь отличием, что возбуждение колебаний в азоте в последнем осуществляется при столкновении электронов газоразрядной плазмы с молекулами, с восполнением потерь энергии электронами за счёт электрического поля в разряде.
Примечания
- Бирюков А. С., Газодинамический лазер, 2006.
- Бирюков А. С., Газодинамический лазер, 1988.
- Карлов Н. В., Лекции по квантовой электронике, 1983, Рис. 15.4. Схема нижних колебательных уровней молекул CO2 и N2 в основном электронном состоянии, с. 158.
- Карлов Н. В., Лекции по квантовой электронике, 1983, с. 172.
Литература
- Бирюков А. С. Газодинамический лазер // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017. — 2006. — Т. 6. — С. 265—266.
- Бирюков А. С. Газодинамический лазер // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7. — М., 1988. — Т. 1, Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — С. 381—382. — 707 с.
- Карлов Н. В. CO2-лазеры // Лекции по квантовой электронике. — М.: Наука, 1983. — С. 149—173.. — 320 с.
- В. К. Конюхов, “Газодинамические CO2-лазеры”, Квантовая электроника, 4:5 (1977), 1014–1022 [Sov J Quantum Electron, 7:5 (1977), 568–573]. www.mathnet.ru. Дата обращения: 11 апреля 2024.
Ссылки
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Газодинамический лазер, Что такое Газодинамический лазер? Что означает Газодинамический лазер?
Gazodinamicheskij lazer gazovyj lazer v kotorom istochnikom energii rabochej sredy yavlyaetsya teplovaya energiya nagretogo i szhatogo gaza a inversnaya zaselyonnost kolebatelno vozbuzhdyonnyh sostoyanij molekul sozdayotsya iz za adiabaticheskogo ohlazhdeniya sredy pri istechenii so sverhzvukovoj skorostyu cherez soplo Shema gazodinamicheskogo lazera 1 goryuchaya smes 2 kamera sgoraniya 3 sopla uskoryayushie potok 4 sverhzvukovoj potok kolebatelno vozbuzhdyonnogo gaza 5 rezonator lazera 6 vybros otrabotannogo gazaPrincip rabotyPrincip raboty osnovan na osoboj temperaturnoj zavisimosti skorosti kolebatelnoj relaksacii Pri nagreve mnogoatomnogo gaza v kachestve takogo donornogo gaza mozhet ispolzovatsya azot do vysokoj temperatury v kamere sgoraniya chast vnutrennej energii nakaplivaetsya v vide kolebatelnogo dvizheniya molekul Esli takoj nagretyj gaz rasshiryaetsya cherez soplo do sverhzvukovoj skorosti to bolshaya chast vnutrennej energii preobrazuetsya v kineticheskuyu energiyu potoka i temperatura padaet Pri etom chast energii ostayotsya zapasyonnoj v kolebatelno vozbuzhdyonnyh sostoyaniyah molekul azota poskolku ponizhenie temperatury soprovozhdaetsya padeniem skorosti kolebatelnoj relaksacii Voznikayushaya inversnaya zaselyonnost verhnih kolebatelnyh urovnej ispolzuetsya dlya generacii lazernogo izlucheniya Gazodinamicheskij CO2 lazerVneshnie izobrazheniyaShema urovnej CO2 lazera Kolebatelnoe vozbuzhdenie donornogo azota pozvolyaet realizovat gazodinamicheskij CO2 lazer S pervogo kolebatelno vozbuzhdyonnogo urovnya azota 2330 7 sm 1 vozmozhna peredacha vozbuzhdeniya nahodyashejsya v osnovnom sostoyanii molekule dioksida ugleroda s eyo perehodom na verhnij lazernyj uroven 2349 2 sm 1 V lazernom rezonatore takim obrazom vozbuzhdyonnaya molekula proizvodit vynuzhdennoe izluchenie perehodya na odin iz dvuh vozmozhnyh nizhnih lazernyh urovnej s generaciej izlucheniya na dline volny 9 4 9 6 mkm ili 10 4 10 6 mkm Opustoshenie nizhnih lazernyh urovnej neobhodimoe dlya vosstanovleniya inversivnoj zaselyonnosti osushestvlyaet spontannoe izluchenie radiacionnoe opustoshenie ili specialnye dobavki v rabochuyu smes gelij vodyanoj par Poslednij vybor predpochtitelen dlya lazerov bolshoj moshnosti tak kak otrabotannyj gaz obychno vybrasyvaetsya v atmosferu chto privodilo by k nevospolnimym poteryam dorogogo geliya Takaya zhe shema lazernoj generacii ispolzuetsya v gazorazryadnom CO2 lazere s tem lish otlichiem chto vozbuzhdenie kolebanij v azote v poslednem osushestvlyaetsya pri stolknovenii elektronov gazorazryadnoj plazmy s molekulami s vospolneniem poter energii elektronami za schyot elektricheskogo polya v razryade PrimechaniyaBiryukov A S Gazodinamicheskij lazer 2006 Biryukov A S Gazodinamicheskij lazer 1988 Karlov N V Lekcii po kvantovoj elektronike 1983 Ris 15 4 Shema nizhnih kolebatelnyh urovnej molekul CO2 i N2 v osnovnom elektronnom sostoyanii s 158 Karlov N V Lekcii po kvantovoj elektronike 1983 s 172 LiteraturaBiryukov A S Gazodinamicheskij lazer Bolshaya rossijskaya enciklopediya v 35 t gl red Yu S Osipov M Bolshaya rossijskaya enciklopediya 2004 2017 rus 2006 T 6 S 265 266 Biryukov A S Gazodinamicheskij lazer Fizicheskaya enciklopediya v 5 t Gl red A M Prohorov M Sovetskaya enciklopediya t 1 2 Bolshaya Rossijskaya enciklopediya t 3 5 1988 1999 ISBN 5 85270 034 7 M 1988 T 1 Aaronova Boma effekt Dlinnye linii S 381 382 707 s Karlov N V CO2 lazery Lekcii po kvantovoj elektronike rus M Nauka 1983 S 149 173 320 s V K Konyuhov Gazodinamicheskie CO2 lazery Kvantovaya elektronika 4 5 1977 1014 1022 Sov J Quantum Electron 7 5 1977 568 573 neopr www mathnet ru Data obrasheniya 11 aprelya 2024 Ssylki
