激光原理.ppt

注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,化学激光器,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,目录,1原理2工作方式3运转类型4器件分类5应用,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,原理,1,化学激光器是另一类特殊的气体激光器，即是一类利用化学反应释放的能量来实现工作粒子数布居反转（简称粒子数反转）的激光器。化学反应产生的原子或分子往往处于激发态，在特殊情况下，可能会有足够数量的原子或分子被激发到某个特定的能级，形成粒子数反转，以致出现受激发射而引起光放大作用。,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,其泵浦源为化学反应所释放的能量。这类激光器大部分以分子跃迁方式工作，典型波长范围为近红外到中红外谱区。最主要的有氟化氢和氟化氘两种装置。前者可以在2.63.3微米之间输出15条以上的谱线；后者则约有25条谱线处于3.54.2微米之间。这两种器件目前均可实现数兆瓦的输出。迄今唯一已知的利用电子跃迁的化学激光器是氧碘激光器，它具有高达40%的能量转换效率，而其1.3微米的输出波长则很容易在大气中或光纤中传输。,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,化学激光器有脉冲和连续两种工作方式。脉冲装置首先于1965年发明，连续器件则于4年后问世。其中氟化氢和氟化氘激光器由于可以获得非常高的连续功率输出，其潜在军事应用很快引起人们的兴趣。化学激光器最近的发展方向包括以数十兆瓦为目标进一步增加连续器件的输出功率；努力提高氟化氢激光的光束质量和亮度；并探索由氟化氢激光器获得1.3微米左右短波长输出的可能性。,工作方式,2,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,运转类型,3,1光解离型这类体系主要靠外界紫外线提供能量，被激励为激发态分子，然后通过它本身的单分子解离反应,获得激发态原子，并且实现粒子数反转而产生激光。,2原子态激励型为了保证化学激励进行得足够快,使之不落后于碰撞弛豫过程，必须利用自由原子（或自由基）参加的元反应作为激光泵反应，这是此类体系的主要特点。它依靠外界电、光、热等能源得到所需要的自由原子（氟、氢、氯或氧）；然后，这些自由原子与第二种分子反应物发生元反应，获得反应产物的粒子数反转而产生激光。,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,3纯化学型这种运转方式要比上述的原子态激励型更为先进和实用。其特点是不需要外界各种能源，完全靠体系本身的化学反应自由能来得到所需要的自由原子。例如用NOF2燃烧解离来得到氟原子。然后,氟原子与氢分子反应,获得激发态的粒子数反转而产生激光。,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,器件类型,4,按跃迁机理，化学激光器可分为三种。,1纯转动化学激光器,它是利用分子的同一振动能级中的转动能级间的粒子数反转，把转动能变成相干辐射能的一类化学激光器。这种化学激光的输出波长大于10微米，最长可达数百微米。目前流行的看法认为在转动能级间形成的粒子数反转主要是由上振动能级到下振动能级之间的传能造成的。已发现某些惰性气体原子或双原子分子特别有利于这种传能，从而有利于实现纯转动化学激光。纯转动化学激光有可能用作激光分离同位素的选择性激发能源。此外转动化学激光的研究还可以提供传能的信息。,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,是利用元反应的分子产物或自由基产物的振动-转动能级上的粒子数反转，把反应释放的能量转化成为相干辐射能的一类化学激光器。它是最早发现的一类化学激光器。抽运反应有以下几种类型：在双分子反应中有利用氢原子提取分子中的卤素原子或利用卤素原子提取分子中的氢原子的反应，还有利用氧原子的氧化反应；在单分子反应中有自由基-自由基重合反应、消去反应、插入消去反应、加成消去反应、自由基-分子反应等多种类型；在光化学反应中有光消去反应和光解离反应等。,2振转跃迁化学激光器,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,3电子跃迁化学激光器,利用化学反应释放的能量将激射介质泵到电子激发态，并达到粒子数反转，然后受激发射产生激光。电子激发态能量受到化学键能的限制，只有34电子伏。如果电子激发态能量超过4电子伏，就必须借助于低能阶电子激发态粒子与其他激发态粒子间的多次碰撞传能才可能达到高能阶电子激发态,电子跃迁化学激光器的典型例子是氧-碘传能激光器。目前普遍采用的化学反应体系是用氢氧化钠、氯和过氧化氢进行化学反应直接产生电子激发态氧。它是禁戒跃迁态，实质上是一种贮能介质，必须将其能量传递给另一个激射介质，才能进行激射,注：文本框可根据需求改变颜色、移动位置；文字可编辑,1美国“星球大战”计划和弹道导弹防御计2机载激光武器计划3SBL研制计划4战术高能激光武器,应用,化学激光器在军事领域的应用,4,注：文本框可根据需求改