氟化氘 氧化碘.docx

氟化氘（DF）和氧化碘（COIL）是目前激光武器化应用的两种典型激光器。H（DF）激光器：氟化氘（D）激光器波长354m之间运作。输出约有25条谱线。可实现数兆瓦的输出。美国研制的DF化学激光武器，其输出功率达到2.2MW，达到了迄今为止激光武器级别中的最高水平，1997年，美国曾用DF激光炮两次击中在轨道上运行的废弃卫星；2COIL激光器：美国空军研究实验室的化学氧碘激光器以波长l315m运作，很容易在大气中或光纤中传输。具有高达的能量转换效率。在1977年开始开发，这种高能激光器以连续方式运作，已经发展成军事应用和现在工业应用的高级状态。它已经由于其机载激光器（ABL）作战能力而众所周知，它被放置在波音747飞机上用于以兆瓦的功率追踪和破坏导弹。它已成功地以31英里（50公里）的距离追踪。2010.6.30简介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（HF）和氟化氘（DF）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1。其他化学分子激光器包括波长为4.04.7微米的溴化氢（HBr）激光器，波长4.95.8微米的一氧化碳（CO）激光器等。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。 工作方式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。在“星球大战”计划的推动下，美国于80年代中期以3.8微米波长、2.2兆瓦功率的氟化氘激光器为基础，研制出“中红外先进化学激光装置”，在战略防御倡议局1988年提交国会的报告中，称其为当时“自由世界能量最大的高能激光系统”。而氧碘激光器则在材料加工中得到应用，并可望用于受控热核聚变反应。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。 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或D2F2燃烧解离来得到氟原子。然后,氟原子与氢分子(或氘分子)反应,获得激发态的HF*(或DF*)的粒子数反转而产生激光。 传能转移型这类体系例如DF-CO2或 O2(a)-I的特点是化学反应产生的激发态粒子DF 或 O2(a)通过共振传能过程，将所储能量转移给激光工作粒子二氧化碳或碘原子实现反转而产生激光，O2(a)为电子激发态氧。 原子态激励型和传能转移型可以连续波或脉冲方式工作；光解离型以脉冲方式工作；纯化学型以连续波方式工作。 。 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。虽然在化学激光研究的早期(1967)即已被发现，但受到重视则是70年代末。现在已发现的能够产生纯转动化学激光的双原子物有HF(DF)、HCI(DC1)、HO(DO)、HN。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。 振转跃迁化学激光器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，迄今为止在化学激光中仍占有最重要的地位。已发现的激射物有 HF(DF)、HC1(DC1)、HBr(DBr)、HO(DO)、HCN、NO、CO、H2O、CO2等。这种激光的输出波长主要是在210微米之间。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。由于此种激光器可不用电能激励并且其中的若干个效率较高，可研制成连续波或脉冲运转的大能量或大功率激光器，所以它仍然是有希望的可携带的用于空间的激光武器的重要候选者。在微观反应动力学研究中它是三种公认的较成熟的研究元化学反应产物初始振动能分布的方法之一（另两种是红外化学发光和激光诱导荧光）。 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。化学氧碘激光器百科名片 机载激光器化学氧碘激光器是一种机载激光器。机载激光器系统是以改型的波音747-400F飞机作为发射平台（代号YAL-1A），以产生高能激光的化学氧碘激光器为核心，配置跟踪瞄准系统和光束控制与发射系统，利用激光作为能量直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。目录化学氧碘激光器-简介 化学氧碘激光器-发展 化学氧碘激光器-运行 化学氧碘激光器-优势 化学氧碘激光器-技术问题 1. 功率要求高，集成难度大 2. 毁伤效能受气候条件影响化学氧碘激光器-简介 化学氧碘激光器-发展 化学氧碘激光器-运行 化学氧碘激光器-优势 化学氧碘激光器-技术问题 1. 功率要求高，集成难度大 2. 毁伤效能受气候条件影响展开编辑本段化学氧碘激光器-简介化学氧碘激光器是种机载激光器。 编辑本段化学氧碘激光器-发展1998年6月，TRW公司设计的几十万瓦级单个激光模块成功进行首次地面光试验，出光持续了5秒。 2000年4月，美国国防部会同空军、弹道导弹防御局及有关研制单位，对机载激光器计划进行了最终的设计审查，认为其技术风险可以接受，并正式确定了机载激光器系统的结构设计。 2002年712月，第一架机载激光器样机YAL-1A进行了数次适航飞行试验，检验经过改造后飞机的性能。 2004年11月，兆瓦级化学激光器通过了地基发射实验，即“第一束光试验”。 2004年12月，YAL-1A载机安装机载激光器光束控制系统后，在爱德华兹空军基地进行了“首次飞行试验”。 2007年8月23日，载有激光武器的波音-747飞机完成飞行测试。试验表明，该飞机机载系统能完成拦截弹道导弹的所有任务，五角大楼导弹防御局长、空军中将亨利?奥贝林称该试验是机载激光器计划中的“关键里程碑”。 2008年9月7日，安装在飞机上的兆瓦级“化学氧碘激光器”首次出光，出光时间仅为几分之一秒，标志着该项目又达到了一个新的重大里程碑。 2008年11月26日，安装在载机上的“化学氧碘激光器”在地面上通过光束控制系统和安装在飞机头部的炮塔首次发射激光。 2009年2月12日，美国导弹防御局“机载激光”上安装的兆瓦级高能“化学氧碘激光器”成功进行了多次长时间出光，每次发出杀伤激光束的时间长达3秒。 编辑本段化学氧碘激光器-运行运行高功率化学氧碘激光器（COIL），应尽可能地将气流的大部分动能恢复并转变为压力。通过扩压器来完成转化，超音速气流通过扩压器减速、增压，完成从超音速到亚音速的转变。扩压器性能的好坏直接影响整个激光器系统的性能，通过超扩段，将光腔过来的低压气流压力由0.50.8kPa恢复到约1.7kPa，降低后面真空泵（或引射器）的工作负担。从流动的机理来看，超音速扩压段的主要功能是降低流速，增加出口静压。该过程实际上是将高速气流的动能转化为压力能，以降低流速为代价来增加静压。在不发生壅塞的条件下，气流流经扩压段出口的流速越低、能量损失越小，则出口气流静压的提高就越大。 化学氧碘激光器-优势化学氧碘激光器作为新概念武器，技术前瞻性强，发展潜力大，具有一系列的作战优势，简单列举如下： 速度快。由于激光以光速传播，速度非常快，从激光器出口传输到目标的时间可以不计，争取了作战时间。因此机载激光武器非常适合拦截快速运动、机动性强或突然出现的目标。 反应快。激光武器射出的光束质量近于零，射击时几乎不产生后座力，可通过控制反射镜快速改变激光出射方向，即激光武器反应快，可在短时间内对不同方向的多个来袭目标实施打击。 打击准。激光武器能将能量汇聚成很细的光束准确地对准某一方向射出，从而可选择杀伤来袭目标群中的某一目标或射中目标上某一部位，而对其他目标或周围环境无附加损害或污染。 杀伤力可控。激光武器对目标毁伤程度的累积效果可以实时地变化，根据需要，可随时停止，也可通过调整和控制激光武器发射激光束的时间或功率以及射击距离来对不同目标分别实现非杀伤性警告、功能性损伤、结构性破坏或完全摧毁等不同杀伤效果。 抗电子干扰能力强。激光武器射出的是激光束，现有的电子干扰手段对其不起作用或影响很小。 使用成本低。高能激光器每次射击持续的时间为35秒，每次射击所耗费的化学燃料为1000美元，即便射击40次摧毁一枚导弹，总计成本也就约40000美元，远低于一枚造价动则上百万美元的反导导弹的价格。 编辑本段化学氧碘激光器-技术问题功率要求高，集成难度大化学氧碘激光器的技术难点之一是研制功率大、体积小的高能激光器。目前单个氧碘激光器模块的功率只有200kW，毁伤能力有限，因此还需要增加许多倍的功率才能用于机载激光器。工程人员正计划把多个氧碘激光器模块组合起来以实现这一目标。按照计划，作战型机载激光器将由14个氧碘激光器模块组成，但问题的关键是如何确保所有的光子同步运动。另外，怎样将全部机载激光武器部件装入波音747飞机也是一个问题，目前正在想办法减轻氧碘化学激光器部件的质量，部分金属部件可以用塑料部件来代替。当前，机载氧碘激光器技术的研究重点是提高效率和采用轻型设计，以便减轻系统质量和改进作战适用性。 毁伤效能受气候条件影响激光武器对目标的毁伤是一种烧蚀过程，它对目标的毁伤能力和效果主要取决于能将多少激光能量传递并沉积到目标上，传递和沉积到目标上的光能除取决于激光武器的发射功率和发射时间外，主要受气候条件影响。激光束在大气中传输会产生各种线性和非线性效应，会导致光束扩散和能量衰减，使传递