Газодинамические лазеры. 
Электроника. 
Часть 3 квантовая и оптическая электроника

Газодинамический лазер — газовый лазер, в котором инверсия населенностей создается в системе колебательных уровней энергии молекул газа с помощью адиабатического охлаждения нагретых газовых масс, движущихся со сверхзвуковой скоростью. Другими словами, в качестве активной среды используется быстро охлаждаемая смесь газов, инверсная населенность уровней в которой достигается при следующих условиях:

• ? скорость опустошения нижнего уровня лазерного перехода выше скорости опустошения внешнего уровня;
• ? время опустошения верхнего уровня больше времени движения газа в резонаторе.

Эти условия обеспечивают так называемую инверсию населенностей верхних уровней. На рис. 3.15 приведена схема газодинамического лазера.

В камере сгорания сжигается углеводородное топливо с воздухом в качестве окислителя. Нагретая газовая смесь аэродинамическими средствами разгоняется до сверхзвуковой скорости (~ 1,8 км/с) и резко расширяется. Молекулы газа С0₂, Аг, Ne опустошают свой инверсный уровень, что создает условия для генерации излучения. Оптический резонатор.

зеркала которого параллельны потоку, имеет значительные размеры и способен усиливать колебания на длинах волн Х| = 18,4 мкм, Х₂ = 16,7 мкм, Х₃ = 16,2 мкм. На СО-лазере получено излучение на длине X = 5 мкм.

В непрерывном режиме газодинамические лазеры позволяют получать излучение мощностью — 10^: кВт при КПД — 1%.

Рис. 3.15. Схема газодинамического лазера:

1 — камера сгорания смеси; 2— сверхзвуковые сопла Лаваля; 3 — диффузор: 4 — зеркала оптического резонатора; 5 — лазерное излучение; б — выход отработанного газа.

Рис. 3.16. Схема химического лазера с использованием реакции фторирования водорода: 1 — реактивная камера;

2 — нагреватель; 3 — сопла; 4 — зеркала резонатора; 5 — лазерное излучение.