Химические лазеры

Химический лазер - это устройство, прямо преобразующее химическую энергию в энергию когерентного излучения, минуя другие виды энергии.

Химическим лазерам приписывают широкое использование в ближайшем будущем, так как они работают без электрического питания. Вся необходимая энергия может быть получена за счёт химической реакции.

В ходе некоторых химических реакций выделяется много энергии, и в конечных продуктах таких реакций оказывается достаточно возбужденных атомов, чтобы осуществить лазерную генерацию. Наиболее перспективным из лазеров этого типа представляется генератор на фтороводороде. Процессы в таком лазере можно представить следующее серией реакций

F+H₂ HF^* + H;

F+H₂ HF^* + F;

HF^* HF + hν.

В первой реакции необходим свободный атом фтора. Одной из постоянных проблем химических лазеров является разработка методов эффективного получения таких свободных атомов. Возбуждённая молекула HF (HF^*) может находиться в таком состоянии, являющемся верхним уровнем лазерного перехода. Третья реакция выражает переход в нижнее лазерное состояние, оно сопровождается испусканием квантов световой энергии hν. Для инициирования реакции, т. е. для первоначального создания свободных атомов может потребоваться электрическая энергия, но как только реакция началась, образуются свободные атомы, и эта реакция будет непрерывно продолжаться.

Химические лазеры считаются очень перспективными, они могут работать в диапазоне от 0,34 до 11 мкм и позволяют изменять длину волны и излучения. Они обладают высоким КПД (до50%).

Химические лазеры, работающие в непрерывном режиме, дают выходную мощность около нескольких киловатт. Они работают без электрического питания, используя смешение втекающих химических компонентов. Такой лазер похож на реактивный двигатель, поскольку рабочая химическая смесь со сверхзвуковой скоростью прокачивается через резонатор, а энергия, выделяющаяся при химической реакции, из резонатора, с помощью зеркал выводится и направляется в требуемом направлении.