【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
帯の波長で発振するレーザの発生方法に関する。
近年、レーザを用いたウラン２３５（Ｕ”’）の濃縮法
が注目されているが、六フツ化ウラン（ＵＦ．）θ子を
用いる分子法では１６μｍの波長を持つレーザが有用で
ある。
現在、各種のレーザが１６μ屈レーザの候補として検討
されており、ＣＯ．ガスダイナミックレーザ（Ｃ０２−
ＧＤＬ）もその一つである。
しかし、従来のＣｏ， − ＧＤＬにおけるガス組成は
ＣＯ，一Ｎ，−Ｈ，−Ｈｅ． Ｃｏ，−Ｎ，−）！．で
あり、燃焼ガスのみで１６μｍレーザの発生を行なった
例はなく、付加ガスとしてＨｅやＨ２などのガスを用い
ていたため、ガス混合技術や装置が複雑になる欠点があ
った。
又、１６μｍｃｏ， − ＧＤＬの実用化を考えた場合
、排気の大気圧開放が可能であることが望ましいが、従
来は大気圧開放条件を満足する燃焼圧力、温度条件で作
動する装置がなく、このため真空ポンプやイジェクタ−
ポンプを用いて燃焼ガスを大気へ排出する必要があった
。従って、系が複雑となり、又真空ポンプやイジェクタ
−ポンプの能力によりレーザ出力が制限される等、装置
の大型化にあたって支障となっていた。
本発明は斯かる実情に鑑みなしたちので、取扱いが容易
な液体燃料と液体（化）酸化剤を混合して燃焼し、燃焼
ガスをノズルによりレーザ発生室へ送るようにすること
により、燃焼ガスを大気圧開放でき且つ大出力−化を可
能にした１６μｍ帯のレーザ発生方法にかかるものであ
る。
以１・゛、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する
。
図は本発明の実施に使用するＣｏ、１６μｍレーザ発生
装置の一例であり、燃焼室１、超音速ノズル２、レーザ
発生室３、超音速ディフューザ４及びｒｎ；音速ディフ
ューザ５を１４０次直列に配置し、液体燃料（例えば、
ベンセン Ｃ，Ｈ，）及び液体酸化剤（例えば、液化亜
酸化窒素： １ｉｑ−Ｎ、０）の供給装置６をバルブ７
を有する供給ライン８により曲記燃焼室１に接続し、該
燃焼室に設けた点火器９により混合燃料を炉焼するよう
にしである。
ｍ１記レーザ発生室３には、中−周波数発振パルスＣＯ
２レーザ発生器１０からのレーザを光路訓整用鏡１１及
び鏡１１２を粁て導入するようにしてあり、更に該導入
されたレーザのレーザ発生室３通過後の光路上に鏡１［
１３を設け、鏡＋１２及び鏡１１１３とで１６μｌレ一
ザ発生用の光学共振器を椙成し、１６μｍレーザ発振光
が得られるようThis invention relates to a method of generating a laser that oscillates at a wavelength in the band. In recent years, the method of concentrating uranium-235 (U"') using a laser has attracted attention, and a laser with a wavelength of 16 μm is useful for molecular methods using uranium hexafluoride (UF.) theta particles.Currently, a laser with a wavelength of 16 μm is useful. , various lasers are being considered as candidates for the 16μ laser, and the CO. gas dynamic laser (C02-
GDL) is one of them. However, the gas composition in the conventional Co, -GDL is CO, -N, -H, -He. Co, -N, -)! ．． However, there has been no example of generating a 16 μm laser using only combustion gas, and gases such as He and H2 were used as additional gases, which had the disadvantage of complicating gas mixing technology and equipment. Furthermore, when considering the practical application of 16 μm co, - GDL, it is desirable to be able to release the exhaust gas to atmospheric pressure, but there is currently no device that operates under combustion pressure and temperature conditions that satisfy the atmospheric pressure release conditions. Vacuum pump or ejector
It was necessary to use a pump to exhaust the combustion gases to the atmosphere. Therefore, the system becomes complicated, and the laser output is limited by the capacity of the vacuum pump or ejector pump, which poses a problem in increasing the size of the device. The present invention has been developed in view of the above circumstances, and therefore, a liquid fuel and a liquid (chemical) oxidizer, which are easy to handle, are mixed and combusted, and the combustion gas is sent to the laser generation chamber through a nozzle. The present invention relates to a method for generating a laser in the 16 μm band, which allows the laser to be released to atmospheric pressure and achieves high output. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The figure shows an example of a Co, 16 μm laser generator used to carry out the present invention, in which a combustion chamber 1, a supersonic nozzle 2, a laser generation chamber 3, a supersonic diffuser 4 and rn; a sonic diffuser 5 are arranged in 140th order series. and liquid fuels (e.g.
A supply device 6 for benzene C, H,) and a liquid oxidizer (for example, liquefied nitrous oxide: 1 iq-N, 0) is connected to a valve 7.
The fuel mixture is connected to the combustion chamber 1 by a supply line 8 having a combustion chamber, and the mixed fuel is ignited by an igniter 9 provided in the combustion chamber. In the laser generation chamber 3 m1, there is a medium-frequency oscillation pulse CO
The laser from the two laser generators 10 is introduced through an optical path training mirror 11 and a mirror 112, and a mirror 1 [
13, and mirror +12 and mirror 1113 form an optical resonator for generating 16 μl laser, so that 16 μm laser oscillation light can be obtained.
【こしである。
ＣｒＨ，等の液体燃料と液体酸化剤又はＮ、Ｏ等の゛
常温で容易に液化（約４０気圧加圧）するｌ皮化酸化剤
を適当な混合比（例えば当量比０．１）で供給装置６か
ら燃焼室１に供給し、該燃焼室１にて点火器９で着火す
ると燃焼するが、このときの炉、焼条件を大気圧開放条
件を満足するよう選択する。例えば、圧力・７０気圧以
上が条件となり、燃焼湿度： ２０００″にとすると燃
焼偏度に対応して当量比は決まり、ガス組成は下記のよ
うな燃焼反応式によりまる。
ｍ０６Ｈ，＋１５Ｎ２０．！−１５Ｎ、、＋６ｍＧＯ，
，＋３ＴｈＨ２０＋”！（］ −ｄ）Ｏ，。
（グは当量比を示す。）
この時得られる燃焼ガス（Ｎ、、Ｃｏ、 、 ）１，０
．０、及び微量のＣＯ等の混合ガス）を超音速ノズル２
にて超音速涼へ加速しく例えばマツハ６．７）、レーザ
発生室３へ送ると、該燃焼ガスは断熱膨張し、該レーザ
発生室３では気体力学的にレーザ動作に必要な逆転分布
状態が形成される。 １このような状態のガスが流れる
レーザ発生室３にＩ′ｌ’＋−周波数発振パルスＣＯ２
レーザ発生器１０かｒ； ９．４μｍ帯の中−・周ｌル
数で発振するパルスＣＯ，レーサ光を光路、ｉｌｌ整用
鐙ｌ】を経て導入すると、＋ｉｊ前記逆転分布状ｆ塵に
ある燃焼ガス中のＣＯ２分子の１辰動エネルギにより１
６μｍ帯のレーザが発生し、レーザ発生室３の前後の光
路上に設けた鏡１１２及び鏡■じにより構成される１６
μｍレーザ発生用の光学共振器により、高出力の１６μ
ｍのレーザ発生室が得られる。
レーザ発生に使われ逆転分布状態でなくなった燃焼ガス
は超音速ディフューザ４及び亜音速ディフューザ５を通
り大気へ放出される。このとき各ディフューザ４，５を
通過する燃焼ガスの圧力、ＩＭ速、湿度はそのまま大気
へ排出し得る条件となっているため、真空ポンプ等の付
帯設イ［１１１を必要としない。
なお、本発明のレーザ発生方法は上述の実施例のみに限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え肖ることは勿論である。
以」二述べたように本発明のレーザ発生方法によればｂ
゛記のような種々の優れた効果を発揮する。
（ｉ） 液体燃料と液体（化）酸化剤とを燃焼室で燃焼
させ、超音速ノズルで逆転分布させた後レーザ発生室か
ら１６μｍ帯のレーザを得るようにしたので、常温、常
圧で液体の燃料、常ン品で容易に液化できる酸化剤は貯
゛蔵が容易である。
０１）燃焼カスだけでレーザ発生用に使用できるので、
従来のようにＨｅ、 Ｈ，ガスを付加混合する必要がな
いため供給装置が簡略化できる。
００ 大気圧開放条件を満足する燃焼条件（例えば燃焼
圧力フ０ｋｇ ／ ａｔｒ以上）でも、ＧＤＬか６１６
μｍレーザを発生させるレーザ発生室圧力、温度条件が
達成でき、理論的に１６μｍレーザの微小信号利得係数
０．５％／ａｎ程度の値が得られる。
（１１２１大気圧開放条件を満足することにより、レー
ザ発生室の下流側に超音速ディフューザや亜音速ディフ
ューザを備えることで、燃焼ガスを大気へ放出できる。
このため装置を小型化できる。
（Ｖ）（ηＨｖ）により、従来必要とされていた真空ポ
ンプやイジェクタ−ポンプが不要となり、装置の人７（
ｌｊ化が容易になる。[It's strained. Liquid fuel such as CrH and liquid oxidizer or N, O, etc.
A skin-forming oxidizing agent that easily liquefies at room temperature (approximately 40 atmospheres of pressure) is supplied from the supply device 6 to the combustion chamber 1 at an appropriate mixing ratio (e.g. equivalence ratio 0.1), and ignited in the combustion chamber 1. When ignited in the vessel 9, it burns, and the furnace and firing conditions at this time are selected so as to satisfy the atmospheric pressure release condition. For example, if the pressure is 70 atmospheres or more and the combustion humidity is 2000'', the equivalence ratio will be determined according to the degree of combustion deviation, and the gas composition will be determined by the combustion reaction equation below: m06H, +15N20.!- 15N, +6mGO,
,+3ThH20+"!(] -d)O,. (G indicates the equivalence ratio.) The combustion gas obtained at this time (N, , Co, , ) 1,0
．． 0 and a small amount of CO, etc.) through supersonic nozzle 2.
When the combustion gas is accelerated to supersonic speed (for example, Matsuha 6.7) and sent to the laser generation chamber 3, the combustion gas expands adiabatically, and in the laser generation chamber 3, an inverted distribution state necessary for laser operation is established gas-dynamically. It is formed. 1 I'l'+-frequency oscillation pulse CO2 is applied to the laser generation chamber 3 through which the gas in such a state flows.
Laser generator 10 r; When pulsed CO and laser light oscillated at a medium round number in the 9.4 μm band is introduced through the optical path and the illumination stirrup, +ij is in the above-mentioned inverted distribution pattern f dust. 1 due to the kinetic energy of one CO2 molecule in the combustion gas
A laser beam in the 6 μm band is generated, and a mirror 112 and a mirror holder provided on the optical path before and after the laser generation chamber 3 constitute a chamber 16.
Optical resonator for μm laser generation provides high output power of 16 μm.
m laser generation chambers are obtained. The combustion gas used for laser generation and no longer in an inverted distribution state passes through a supersonic diffuser 4 and a subsonic diffuser 5 and is discharged to the atmosphere. At this time, the pressure, IM speed, and humidity of the combustion gas passing through each diffuser 4, 5 are such that it can be discharged to the atmosphere as is, so there is no need for ancillary equipment such as a vacuum pump. It should be noted that the laser generation method of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications may be made without departing from the gist of the present invention. As mentioned above, according to the laser generation method of the present invention, b
It exhibits various excellent effects as described below. (i) The liquid fuel and the liquid oxidizer are burned in the combustion chamber, and the supersonic nozzle performs reverse distribution, and then the laser in the 16 μm band is obtained from the laser generation chamber. Fuels and oxidizers that are commonly available and can be easily liquefied are easy to store. 01) Only the combustion residue can be used for laser generation, so
Since there is no need to add and mix He, H, and gas as in the conventional case, the supply device can be simplified. 00 Even under combustion conditions that satisfy atmospheric pressure release conditions (for example, combustion pressure 0 kg/atr or more), GDL or 616
The laser generation chamber pressure and temperature conditions for generating a .mu.m laser can be achieved, and theoretically a small signal gain coefficient of about 0.5%/an for a 16 .mu.m laser can be obtained. (By satisfying the atmospheric pressure release condition 1121, combustion gas can be released to the atmosphere by providing a supersonic diffuser or subsonic diffuser on the downstream side of the laser generation chamber. Therefore, the device can be made smaller. (V) (ηHv) eliminates the need for vacuum pumps and ejector pumps that were previously required, and the equipment personnel 7 (
lj conversion becomes easy.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
図は本発明のレーザ発生方法の実施に使用するレーザ発
生装置の一例を示す説明図である。
１は燃焼室、２は超音速ノズル、３はレーザ発生室、４
は超音速ディフューザ、５は亜音速デ゛イフユーサ゛、
６は供給装置、１０は単一周波数発振パルスＣＯ，レー
ザ発生器、１２は鏡１．１３は鏡１１である。
特許出願人
石川島１ｇ磨重工業株式会社The figure is an explanatory diagram showing an example of a laser generating device used to implement the laser generating method of the present invention. 1 is a combustion chamber, 2 is a supersonic nozzle, 3 is a laser generation chamber, 4
is a supersonic diffuser, 5 is a subsonic diffuser,
6 is a supply device, 10 is a single frequency oscillation pulse CO, a laser generator, 12 is a mirror 1, and 13 is a mirror 11. Patent applicant Ishikawajima 1gma Heavy Industries Co., Ltd.