9.9 Газодинамический лазер. Советскими учёными В.К. Конюховым и А.М. Прохоровым в 1966 году был предложен инфракрасный газодинамический лазер на углекислом газе в смеси с азотом, с охлаждением в сверхзвуковом сопле. Такой лазер был создан в 1970 году. Инверсия населённостей уровней возникает в газодинамическом лазере при быстром (сверхзвуковом) расширении предварительно нагретой газовой смеси. При сжигании топлива в камере сгорания получается углекислый газ, который здесь же смешивается в определённой пропорции с азотом и водяным паром, образуя высокотемпературную плазму. Газовая смесь под давлением 1700Па со сверхзвуковой скоростью проходит через сопло 1(2, 3-полупрозрачное и отражающее зеркала резонатора) и за ним расширяется и охлаждается. Рис. 9.8 Вследствие относительно большого времени жизни верхнего уровня молекулы СО2 и малого времени прохождения газа через сопло населённость возбужденного при нагреве газа верхнего уровня сохраняется за время движения молекул от камеры сгорания до оптического резонатора. Значительно меньше время жизни частицы на нижнем уровне приводит к тому, что населённость нижнего уровня оказывается много меньше населённости верхнего уровня уже на расстоянии нескольких сантиметров от сопла. Таким образом, создаётся инверсия населённостей уровней, и газ поступает в резонатор, состоящий из двух зеркал, параллельных потоку. Мощность излучения газодинамического лазера определяется расходом вещества и энергией, запасённой при нагревании газа. В газодинамическом лазере тепловая энергия газа в форме колебательного движения молекул непосредственно превращается в направленное когерентное электромагнитное излучение. В непрерывном режиме получена мощность излучения несколько сотен киловатт (500 кВт) при пока малом КПД (0, 5 – 1%). назад | оглавление | вперёд