Способ получения мощного импульса излучения Советский патент 1982 года по МПК H01S3/00 

излучения с частотой, совпадающей с г/-ой колебательно вра щательной ли-нией перехода 00°0-00° 1 молекул СО2, и длительяостью Тп 4,67 Vr г/0,/ Ра, где v,.° - константа скорости вращательной релаксации молекул, COgi/Oi. - начальная разность заселенностей нижнего и верхнего состояний молекул СОз, связанных излучением накачки, Ра - давление активной среды.

Указанные условия возбуждения позволяют получить импульс излучения, содержащий одновременно частоты, совпадающие с колебательно вращательными линиями полос 00°л- 10°Сл-1), 02°С«-1),,,, где л 1,2, ... . Частотьг колебательновращательных линий полос ООл- 10°С/г-1), 02° (п-l)i.ii СП - 2,3, заполняют промежутки между (Частотами соответствующих полос с л 1.

Используя известные методы, нетрудно получить импульс излучения длительностью Ти 1 НС, содержащий указанные выще ч астоты. Пропуская такой импульс излучения через молекулярный усилитель на СОа, можно извлекать энергию, запасенную не только на уровне 00°1, но и на уровнях 00°2, 00°3 ...

Это обусловлено тем, что импульс излучения TiaKoro частотного состава непосредственно взаимодействует не только с вращательными подуровнями состояний 00°1, 10°0, и 10°0, 02°01п, но и с вращателШйми йодуровнями состояний 00°п, 10°(п-I), 0,2°(л-1)1, и 10°0(л-I),

0,2°(л-1)11,-пде п 2,3, Таким о.бразом, эффективность данного способа получения мощного импульса превышает эффективность известного способа.

Эффективность данного способа на 25- 47% превышает эффективность известного .способа за счет увеличения эффективности .стадии усиления.

Способ может быть реализован следующим образом.

Л 1олекулярный лазер на COj со следующими П1араметрами: длина активной среди LO 8 см, длина резонатора L 60 см, коэффициенты отражения зеркал IOO%, 0,67%, активная среда; СО2 при давлении Торр, температуре Г„ 300°К, возбуждается импульсом излучения лазера на НВг, линия PS-I (6) которого резонанса линия R (20) перехода Q0°0-00°1 молекул СО2 направленным вдоль оси резонатора лазера. Реализующаяся в результате такого возбуждения картина генерации на линиях Р - ветви полос 00°п- 10°Сл-1), 02°С«-) показана на фиг. 1, 2. Символом (/) п обозначена /-ая линия полосы 00°п-{10Тя-1), 02°(л-1),.

На фиг. 1 представлена временная зависимость плотйоста генерируемого излучения на линиях полос 00°1- 10°0, 02°0 и 00°2- 10°1, при длительности возбуждающего импульса т„ 400 не, начальной поверхностной плотности энергии возбуждающего излучения ,9 Дж/см. Видно, что через 350 не после начала действия накачки излучение на линиях Р (14) Р (16), Р (18) полосы 00°1-.10°0, 02°0, и Р (Щ, Р (15), Р (17) полосы 00°2- 10°1, 02°1 имеет сравнимые величины. Результаты расчета для случая возбуждающего импульса с параметрами т„ 800 не, RH° 0,9 Дж/см приведены на фиг. 2. Видно, что в дан-ном случае уже на линиях трех полос имеют место генерация излучения сравнимой величины. Очевидно, что

при использовании известных методов при таком возбуждении и нетрудно также одновременно получить генерацию на линиях полос 00°/г- JOfrt-I), 02°(л-.l)r,n и при п 1,2.. .,.

Таким образом, эффективность данного способа получения мощного импульса излучения выше, чем у известного. Это обусловлено тем, что на стадии усиления энергия снимается не только с уровня 00°1 молекул СО2, как в известном способе, но и с уровней 00°2, 00°3В типичных условиях на уровнях 00°2 и 00°3 запасается от 25 до 47% энергии, от энергии, запасенной

на уровне 00°1. Поскольку при получении мощных импульсов излучения основная доля энергетических затрат приходится на стадию усиления, то, следовательно, и эффективность пре(длагаемаго способа на такую же величину, т. е. на 25-47% превышает эффективность известного.

Проблема эффективности является одной из наиболее важных при разработке лазерных установок для управляемого термоядерного синтеза. В используемых в настоящее время лазерных установках, действующих в таком режиме, эффективность (КПД) достигают 3-7%. Следовательно реализация способа позволит довести эффективность мощных лазерных установок ва СО2 до 4-9% величины, достаточной для создания экономически выгодного термоядерного реактора.

Увеличение эффективности установки

даже на 10% должно снизить стоимость установки вслещствие уменьшения числа усилительных каскадов.. .

Данный способ получения мощного импульса излучения предст1авляет также интерес для разнообразных применений в об;ласти спектроскопии и зондирования атмосферы, поскольку он позволяет получить импульс излучения с расширенным спектральным составом.

. , .

Формула изобретения

Способ получения мощного импульса излучения, основднный на воз|б|уждении ра

5 бочей среды молекулярного лазера на СОг, .выделении импульса излучения длительностью т„ 1 НС и пропускании его через молекулярный усилитель на COg, отличающийся тем, что, с целью увеличе,ния КПД, рабочую среду молекулярного лазера да .СОг возбуждают импульсом электромагнитного излучён ия с частотой, совпадающей с /-ой колебательно-вращательной линией перехода 00°0-00°1 молекул СО2 и длительностью ,67 ° yoii Ра, где Vr° - константа скорости шращательной релаксации молекул, COzyoJ - начальная разность заселенности нижнего и верхнего состояний молекул

СОг, связанйых излучением накачки, Я - давление рабочей среды..

I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1973 Г.

(прототип).

fire)

S,0

pae.1

i/--/(f4x/fM 3,0

2,0

1,0

)

г.о

,0

i-rojc

8,0

wo