DE2118559A1 - Gaslasergenerator - Google Patents

Description

C 23 28

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PATENTANWÄLTE

DR. MOi.LER-ΠΟΓ'ν · Γ?ΐ. ί^ΑΝΙΤΖ · DR. DEUPEL 1B. APR. 1971

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GASLASERGENERATOR

Die Erfindung betrifft einen Gaslasergenerator, insbesondere einen Gaslaser, in dem die Besetzungsumkehr der aktiven Atome, Ionen oder Moleküle durch adiabatische Ausdehnung der Gase in einer Düse erfolgt.

Es sind chemische Laser bekannt, in denen die aktiven Teilchen durch chemische Reaktion angeregt werden. Perne.r gibt es Laser, in denen ein Gas in einer Kammer erhitzt und dann nach adiabatischer Ausdehnung in einer Düse in einen optischen Hohlraumresonator geleitet wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Gaslasergenerator mit einem Hohlraumresonator, der einer angeregten Gasquelle zugeordnet ist, welche eine Düse aufweist, deren Eingang mit einer Kammer verbunden ist und deren Ausgang in den Hohlraumresonator mündet, und die Zuführungsleitungen für Kohlendioxid

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aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer eine Zufuhrleitung für eine sauerstoffhaltige Verbindung, eine Zufuhrleitung für eine zyanhaltige Verbindung und Vorrichtungen zur Herbeiführung einer exothermen Reaktion des Gemischs der Verbindungen in der Kammer aufweist.

Unter den verschiedenen zyanhaltigen Verbindungen, die verwendet werden können, hat die Anmelderin C JT₂ (N=C-C=C-CSN) und C₃N₂ (N=C-C=N) gewählt und damit sehr gute Ergebnisse erzielt; als sauerstoffhaltige Verbindung hat sie ein Peroxyd verwendet, das ohne weiteres eine Verbrennungsreaktion mit der cyanhaltigen Verbindung herbeigeführt hat, beispielsweise Stickstoffmonoxid (NO), Distickstofftetroxid (NpO.) und reinen Sauerstoff.

Der Laser kann zusätzliche Vorrichtungen zur Zuführung eines Gases wie Kohlendioxid (COp), Distickstoffoxid (NpO) oder Helium fee) aufweisen, welches in die Düse geleitet oder an derem Ausgang zugeführt wird.

Es folgt eine ausführliche Beschreibung eines erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels an Hand einer Schemazeichnung a

Der erfindungsgemässe Gaslasergenerator weist eine Verbrennungskammer 1 auf, deren Ausgang an eine Düse 2 angeschlossen ist, die ein Endstück mit durchsichtigen Penstern 3 und 4 aufweist, in welchem die stimulierte Emission stattfindet „ Dieses Endstück ist einem optischen Hohlraumresonator

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zugeordnet, der von den Spiegeln 5 und 6 gebildet wird. Die Verbrennungskammer 1 ist mit einer Zufuhrleitung 7 für eine zyanhaltige oder kohlenstoffhaltige Verbindung und mit einer Zufuhrleitung 8 für eine sauerstoffhaltige Verbindung ausgerüstet.

Andererseits kann diese Verbrennungskammer eine Zündvorrichtung 9 aufweisen, die den Verbrennungsprozess oder die Explosion des Gemisches, das von den durch die Zufuhrleitungen 7 und 8 zugeführten Verbindungen gebildet wird, auslöst. Die Düse weist ferner Zufuhrleitungen 10 und 11 auf, durch die zusätzliche Gase wie Kohlendioxid (COp), Distickstoffoxid (NpO) und Helium (He) zugeführt werden. Durch die Verbrennung der zyanhaltigen Verbindungen entstehen stabile Kohlenstoffoxid- und Stickstoffoxid-Moleküle. Infolge der in der Kammer 1 hervorgerufenen Verbrennungs- und Explosionsreaktion wird das erhaltene Gasgemisch auf Temperaturen zwischen ungefähr 4800° und 5000° K gebracht. Bei dieser Temperatur erwerben die nach der Reaktion erzielten Verbindungen eine Translations-, Rotations- und Vibrationsenergie. Da die Relaxationszeit der Vibrationsenergie einen weit höheren Wert hat als diejenige der Translationsenergie, kann die Translationsenergie des Gemischs abgeführt werden und die Vibrationsenergie in Erscheinung treten, indem das Gemisch eine a.diabatische Ausdehnung *in einer Düse erfährt. Es können sich zwei Vorgänge abspielen:

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1. Die Besetzungsumkehr erfolgt unmittelbar während der adiabatischen Ausdehnung,, Wenn ein optischer Hohlraumresonator lotrecht zur Gasströmung angeordnet wird, findet eine laseremission mit einer Wellenlänge von 5 Mikron (Energieübergang bei CO) statt.

2, Die Besetzungsumkehr erfolgt nur teilweise; in diesem Falle bewirkt die Zufuhr von Kohlendioxid (COp) oder Distickstoffoxid (NpO) und/oder Helium (He) im Grundzustand eine Besetzungsumkehr, die eine stimulierte Emission mit Wellenlängen von 10,6 oder 10,8 Mikron erzeugt (Energieübergänge bei COp und KpO). Der erfindungsgemässe Laser kann im übrigen im Dauerbetrieb oder im Impulsbetrieb arbeiten.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   YJ Gaslasergenerator mit einem Hohlraumresonator, der einer angeregten Gasquelle zugeordnet ist, welche eine Dllse aufweist, deren Eingang mit einer Kammer verbunden ist und deren Ausgang in den Hohlraumresonator mündet, und die Zuführungsleitungen für Kohlendioxid aufweist, dadurch gekennz e ichne t, dass die Kammer (1) eine Zufuhrleitung (8) für eine sauerstoffhaltige Verbindung, · eine Zufuhrleitung (7) für eine zyanhaltige Verbindung und Vorrichtungen (9) zur Hervorrufung einer exothermen Reaktion des Gemischs der Verbindungen in der Kammer (1) aufweist.
2. 2. Gaslasergenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zyanhaltige Verbindung zu der von C₃N₃ (N=C-C=N) und C₄N₃ (N=C-C^C-C^N) gebildeten Gruppe gehört.
3. 3. Gaslasergenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sauerstoffhaltige Verbindung zu der von Op» ^Np°4 ^⁰⁰^ ¹^ gebildeten Gruppe gehört.

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