WO2015114682A1 - 酸素分子レーザ発振器 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a configuration of a laser oscillator intended to cause laser oscillation directly from excited oxygen molecules.
  • Non-Patent Document 5 a method called a sparger has been frequently used in the past.
  • bubble-like chlorine gas is supplied into the BHP solution.
  • the sparger method was mainstream from 1977 when the iodine laser was invented to the mid-1990s.
  • jet a method called jet, which contributes to higher output of iodine laser.
  • the BHP solution is ejected as a jet from a nozzle, and this is reacted with chlorine gas. That is, since the total surface area of the BHP solution that has become a jet is large, there is a feature that a large amount of chemical reaction can be accelerated instantaneously.
  • a spray-like BHP solution (hereinafter referred to as a droplet) is generated from the jet-like BHP solution. It has been pointed out that the droplets are carried to the laser resonator and adversely affect the laser oscillation. Therefore, a method called aerosol has been developed.
  • the aerosol method is considered to be one of the most advanced methods because it can suppress the generation of relatively large droplets.
  • Non-Patent Document 6 the oscillation of an oxygen molecular laser has been confirmed, but since it is very weak energy and there has been no report of laser oscillation thereafter, practical application is extremely difficult. I think that the.
  • O 2 (1 ⁇ g) be considered as difficult reasons be directly laser oscillation, since the spontaneous emission lifetime of O 2 (1 ⁇ g) is very long, the gain (gain) that is inversely proportional to the spontaneous emission lifetime This is because it becomes extremely low. However, reducing the gain does not mean that laser oscillation is impossible, but only that laser oscillation is difficult. Therefore, it is considered that laser oscillation can be achieved by making the gain length extremely long. Note that the possibility of laser oscillation is shown according to Non-Patent Document 7, which has been theoretically studied including an experiment aimed at laser oscillation of O 2 ( 1 ⁇ g ).
  • Non-Patent Document 6 and Non-Patent Document 7 report an experiment aimed at laser oscillation by pulse operation.
  • mist. (1 ⁇ g) fine droplets of the BHP solution when generating occurs. It has been pointed out that this mist becomes a scattering loss of laser light and hinders laser oscillation.
  • an aerosol system using a porous pipe was used for the excited oxygen generator. For this reason, generation
  • excited oxygen molecules are deactivated by the filter, or the transmittance of oxygen itself is lowered. For this reason, it becomes difficult to fill the laser resonator with O 2 ( 1 ⁇ g ) having a pressure sufficient for laser oscillation.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems that hinder laser oscillation of an oxygen molecular laser oscillator and to provide a configuration of an oxygen molecular laser oscillator that can easily realize pulse oscillation.
  • Non-patent document 5 Non-patent document 8, and Non-patent document 9 show rotating disk type excited oxygen generators.
  • the chemical reaction that generates O 2 ( 1 ⁇ g ) is based on a surface reaction.
  • the bubble method and the jet method are methods for blowing off the BHP solution.
  • the aerosol system as shown in Non-Patent Document 7 is a system that generates mist of a BHP solution.
  • the rotating disk type produces O 2 ( 1 ⁇ g ) by a quiet surface reaction compared to the bubble type, jet type, and aerosol type. For this reason, the rotating disk type is a system in which droplets are extremely unlikely to occur.
  • a conventional rotating disk type excited oxygen generator has a structure shown in FIG. 10, for example.
  • the excited oxygen generator 901 stores a BHP solution.
  • the excited oxygen generator 901 is provided with a rotating disk 904 that rotates around a rotating shaft 905.
  • Chlorine gas is supplied to the BHP solution 906 as indicated by an arrow 907. Therefore, the excited oxygen generator 901 reacts with the BHP solution and the chlorine gas to generate excited oxygen molecules. Excited oxygen molecules flow through the reaction chamber 902 as indicated by an arrow 908.
  • an iodine atom injection portion 909 is provided in the reaction chamber 902 in the reaction chamber 902. Therefore, a mixed flow of iodine atoms and excited oxygen molecules flows in the reaction chamber 902 as indicated by an arrow 910. Thus, excited oxygen molecules react with iodine atoms in the reaction chamber 902 to generate excited iodine atoms. Excited iodine atoms reach the laser resonator 903 via the reaction unit 902. This fills the laser resonator 903 with excited iodine atoms. The reaction chamber 902 is exhausted as indicated by an arrow 912 through the laser resonator 903.
  • the reaction section 902 In order to sufficiently mix excited oxygen molecules and iodine atoms flowing at high speed, the reaction section 902 needs to have a certain length. As a result, the volume of the laser resonator 903 becomes as small as 10 to 30% as compared with the volume of the entire region where the excited oxygen molecules generated from the excited oxygen generator 901 are filled.
  • the optical axis OA9 of the laser beam is perpendicular to the paper surface.
  • the excited oxygen generator and the laser resonator are directly connected.
  • the volume in the laser resonator can be a high ratio of 80% or more of the volume of the entire region filled with the excited oxygen molecules generated from the excited oxygen generator. Therefore, even if excited oxygen molecules having the same mass are generated from the excited oxygen generator, O 2 ( 1 ⁇ g ) can be accumulated at a pressure 3 to 9 times higher than in the case of using the conventional COIL. As a result, a high gain can be obtained, which facilitates laser oscillation.
  • the rotating shaft of the rotating disk may be constituted by a pipe. And you may make it use the structure which can flow a refrigerant
  • the BHP solution cooled outside the apparatus is not supplied to the excited oxygen generator, but the refrigerant is caused to flow in the rotating shaft of the rotating disk.
  • the BHP solution is heated by heat of reaction. For this reason, even if an externally cooled BHP solution is supplied, the temperature immediately rises due to the reaction.
  • the rotating disk itself is constantly cooled, it is possible to always keep the BHP solution at a low temperature even if excited oxygen molecules are continuously generated.
  • the rotating disk is cooled by flowing a coolant through the rotating shaft. For this reason, even when a rotational speed is slow, there exists an effect which can fully cool the BHP solution which is contacting the rotation disc.
  • the rotation speed can be lowered. If the rotation speed is lowered, droplets generated by the centrifugal force of rotation can be suppressed.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram relating to droplets generated from a rotating disk 104 in the oxygen molecular laser oscillator 100.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram relating to droplets generated from a rotating disk 104 in the oxygen molecular laser oscillator 100.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a droplet 119B due to the centrifugal force of the rotating disk 104 in the oxygen molecular laser oscillator 100.
  • 3 is a perspective view showing only a rotating disk 104 and a rotating shaft 105 in the oxygen molecular laser oscillator 100.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the oxygen molecular laser oscillator 100 as viewed from the side. 3 is a cross-sectional view showing a structure in which a refrigerant is taken in and out of a rotation shaft 105 in the oxygen molecular laser oscillator 100.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an oxygen molecular laser oscillator 200 according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an oxygen molecular laser oscillator 300 according to Embodiment 3. It is a block diagram of COIL using a rotating disk type excited oxygen generator.
  • FIG. Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an oxygen molecular laser oscillator 100 according to the present invention, and shows a structure in a cross section perpendicular to the optical axis OA1 of laser light to be oscillated.
  • the oxygen molecular laser oscillator 100 includes a laser resonator 102 and an excitation oxygen generator 130.
  • the oxygen molecular laser oscillator 100 has a structure in which a housing 101A for a laser resonator (that is, a space through which oscillating laser light passes) 102 and a housing 101B of an excitation oxygen generator 130 are combined.
  • a thick pipe is used for both the housings 101A and 101B.
  • the thick pipe is made of a metal having corrosion resistance against BHP solution and chlorine gas.
  • a BHP solution 103 is stored in the housing 101B.
  • a rotating disk 104 is rotatably disposed in the housing 101B. In the housing 101 ⁇ / b> B, the rotating disk 104 rotates around the rotating shaft 105.
  • the rotating shaft 105 is parallel to the thickness direction of the rotating disk 104. In FIG. 1, the rotation shaft 105 is arranged along a direction perpendicular to the paper surface. The rotating shaft 105 is located at the center of the rotating disk 104.
  • More than half of the rotating disk 104 is immersed in the BHP solution 103.
  • nickel alloys such as Monel, Inconel, and Hastelloy are preferable because of their high corrosion resistance.
  • transparent vinyl chloride is used as the material of the housings 101A and 101B.
  • a tube may be used.
  • the housing 101B has, for example, a cylindrical shape whose longitudinal direction is a direction perpendicular to the paper surface.
  • the inner space of the housing 101B is wider than the outer diameter of the rotating disk 104.
  • the housing 101B includes an injection pipe 108, a supply pipe 115, and a discharge pipe 117.
  • An injection tube 108 is connected to the upper part of the housing 101B.
  • a supply pipe 115 and a discharge pipe 117 are connected to the lower part of the housing 101B.
  • the supply pipe 115 and the discharge pipe 117 are disposed below the injection pipe 108.
  • the injection tube 108 is connected to the housing 101 ⁇ / b> B above the rotation shaft 105.
  • supply pipe 115 and the discharge pipe 117 are connected to the housing 101 ⁇ / b> B below the rotation shaft 105.
  • a plurality of injection pipes 108, supply pipes 115, and discharge pipes 117 may be arranged side by side in a direction perpendicular to the paper surface.
  • a passage 121 is connected to the housing 101B.
  • the passage 121 is connected to the housing 101B above the injection pipe.
  • the passage 121 spatially connects the housing 101B and the housing 101A. That is, one end of the passage 121 is connected to the housing 101B, and the other end is connected to the housing 101A.
  • the passage 121 is connected to the lower part of the housing 101A.
  • the laser resonator is disposed immediately above the excitation oxygen generator and is directly connected to the excitation oxygen generator 130. That is, the laser oscillator is directly connected to the excitation oxygen generator 130 by the passage 121.
  • the rotating disk 104 rotates in the direction of the arrow 106 around the rotating shaft 105. As a result, the upper surface not immersed in the BHP solution 103 is also covered with the BHP solution 103.
  • the rotating disk 104 is also made of metal having corrosion resistance.
  • the rotating shaft 105 is a metal pipe. Inside the rotating shaft 105, the refrigerant cooled to minus 20 degrees Celsius flows. Since both the rotating shaft 105 and the rotating disk 104 are made of metal, the thermal conductivity is high. Therefore, the rotating disk 104 is also maintained at about minus 20 degrees Celsius. Note that a nickel alloy having high corrosion resistance is preferable as the material of the rotating disk 104 and the rotating shaft 105.
  • chlorine gas When generating excited oxygen molecules, chlorine gas is supplied from the direction of arrow 107. As a result, chlorine gas is injected from the injection pipe 108 into the housing 101B.
  • the injection tube 108 is provided with a valve 109 that can be opened and closed. That is, there is a valve 109 in front of the housing 101B, and the valve 109 is opened only at the moment when excited oxygen molecules are generated.
  • chlorine gas When chlorine gas is supplied into the housing 101 ⁇ / b> B, the chlorine gas and the BHP solution react on the surface of the rotating disk 104. This reaction generates O 2 ( 1 ⁇ g ).
  • O 2 ( 1 ⁇ g ) generated in the housing 101B travels in the passage 121 as indicated by a dotted arrow 110. As a result, O 2 ( 1 ⁇ g ) flows into the laser resonator 102.
  • FIG. 1 only one injection tube 108 is illustrated, but actually, a plurality of injection tubes 108 are arranged in a direction perpendicular to the paper surface.
  • the rotating shaft 105 is a hollow pipe.
  • the refrigerant flows through the hollow portion of the rotating shaft 105.
  • the rotating shaft 105 and the rotating disk 104 can be kept at a low temperature.
  • the rotating disk 104 is maintained at about minus 20 ° C.
  • the BHP solution is also maintained at a low temperature that is substantially the same temperature.
  • the viscosity of the BHP solution is about 30 mPa ⁇ s.
  • the viscosity of the BHP solution at minus 20 ° C. is three times higher than the viscosity at 0 ° C. Therefore, even if chlorine gas flows on the surface of the rotating disk 104 at a high speed, the BHP solution covering the surface is not easily blown off.
  • the BHP solution is also prevented from being blown off by the centrifugal force based on the rotation of the rotating disk 104.
  • the viscosity of the BHP solution is shown in Non-Patent Document 8.
  • the viscosity at 0 ° C. is 10 mPa ⁇ s, whereas at ⁇ 20 ° C., it is 30 mPa ⁇ s, which is three times higher.
  • the viscosity of the BHP solution is high. Accordingly, the droplets to be blown off are not mist-like particles but relatively large droplets. Therefore, the droplet is not carried into the laser resonator 102 together with the excited oxygen molecules flowing as shown by the dotted line 110.
  • a partition wall 111 that separates the housing 101A and the housing 101B is disposed below the laser resonator 102. For this reason, droplets of the BHP solution that fly linearly from the surface of the rotating disk 104 are blocked by the partition walls 111. As a result, the droplet can be prevented from crossing the laser resonator 102.
  • the partition wall 111 is a part of the cylindrical housings 101 ⁇ / b> A and 101 ⁇ / b> B.
  • the partition wall 111 is not particularly limited as long as it is a plate-like member disposed between the rotating disk 104 and the laser resonator 102. good.
  • the right side of the partition wall 111 is a passage 121. It is necessary to provide a region for guiding excited oxygen molecules into the laser resonator 102 in a part of the housing 101B. Therefore, a part of the housing 101B is connected to the passage 121.
  • the operation of the partition wall 111 will be supplementarily described with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
  • chlorine gas indicated by an arrow 107 is injected into the housing 101B at a high speed.
  • the relatively large droplets 119 blown off from the surface of the rotating disk 104 fly linearly. Therefore, as shown in FIG. 3, the droplet 119 is stopped by the partition wall 111 or enters the passage 121.
  • the droplet 119 entering the passage 121 collides with the inner wall 121 ⁇ / b> C on the right side of the passage 121. Accordingly, the droplet 119 does not enter the laser resonator 102 directly.
  • the droplet 120 when the droplet 120 is generated by the centrifugal force based on the rotation of the rotating disk 104, the droplet 120 is blown in the tangential direction of the circumference of the rotating disk 104. 120 is blocked by a partition wall 111. Therefore, the droplet 120 does not jump directly into the laser resonator 102.
  • the passage 121 is on the right side of the partition wall 111.
  • the rotating disk 104 rotates in the direction in which the passage 121 is disposed with respect to the partition wall 111.
  • the droplet 120 that jumps out of the rotating disk 104 by centrifugal force does not directly enter the laser resonator 102. That is, when considered in a cross section perpendicular to the rotation shaft 105, the partition wall 111 may be disposed on the upstream side in the rotation direction and the passage 121 may be disposed on the downstream side in the upper portion of the housing 101B.
  • the passage 121 is disposed on the right side of the partition wall 111.
  • the passage 121 has the partition wall 111. Located on the left side of
  • the arrangement of the passage 121 and the partition wall 111 is determined according to the rotation direction of the rotating disk 104 in a plan view perpendicular to the rotating shaft 105.
  • a partition wall 111 is disposed immediately above the rotation shaft 105.
  • a passage 121 is disposed at a position shifted to the right from the rotation shaft 105.
  • the valve 113 provided immediately above the laser resonator 102 is opened and exhausted in the direction of the arrow 114.
  • the valve 113 is closed and the laser resonator 102 is filled with the generated excited oxygen molecules. That is, after the valve 113 is closed, the space in the housing 101A is filled with excited oxygen molecules.
  • the valve 113 is disposed in the vicinity of the laser resonator 102. For this reason, the volume of the dead space before the valve 113 outside the laser resonator 102 is small. That is, the valve 113 is disposed in the exhaust pipe 112 at a position closer to the housing 101A.
  • the exhaust pipe 112 is connected to a vacuum pump (not shown).
  • the housing 101B that forms the excited oxygen generator 130 and the housing 101A that forms the laser resonator 102 are directly connected. For this reason, most of the space filled with excited oxygen molecules generated after the valve 113 is closed becomes the space in the laser resonator 102.
  • the ratio is about 90%, and the dead space is very small. Therefore, it is easy to fill the excited oxygen molecules with a high pressure. For this reason, a high gain can be obtained and pulse oscillation can be easily realized.
  • the BHP solution 103 stored in the lower part of the housing 101B is supplied from the supply pipe 115 as indicated by an arrow 116A.
  • a cooled BHP solution may be supplied from the supply pipe 115.
  • BHP solution 103 H 2 O is produced by a chemical reaction to produce O 2 (1 ⁇ g).
  • O 2 (1 ⁇ g)
  • the concentration of the BHP solution decreases.
  • the H 2 O and BHP solutions are discharged from the discharge pipe 117 as indicated by an arrow 116B.
  • the discharged BHP solution is supplied with the salt generated and adjusted in concentration, and then supplied again into the housing 101 from the supply pipe 115.
  • FIG. 1 a perspective view of only the rotating disk 104 and the rotating shaft 105 is shown in FIG.
  • a large number of rotating disks 104 are arranged in close contact with each other. That is, the plurality of rotating disks 104 are arranged side by side on the same axis.
  • the plurality of rotating disks 104 have the same size. All of the rotating disk 104 is passed through and fixed to a pipe-shaped rotating shaft 105. That is, the rotating shaft 105 passes through the plurality of disks 104.
  • a plurality of rotating disks 104 rotate around the rotating shaft 105.
  • the refrigerant flows so as to enter from the arrow 118A and exit from the arrow 118B. Accordingly, the rotating shaft 105 and the rotating disk 104 in contact with the rotating shaft 105 can be kept at a low temperature at all times. In addition, by arranging a large number of rotating disks 104, the surface area in which a chemical reaction that generates excited oxygen molecules occurs is increased.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional structure of the oxygen molecular laser oscillator 100 according to this embodiment viewed from the side.
  • the laser resonator 102 includes a total reflection mirror 131 and an output mirror 132 attached to both ends of the housing 101A.
  • a total reflection mirror 131 is disposed at one end of the cylindrical housing 101A, and an output mirror 131 is disposed at the other end.
  • the laser light is reflected by the total reflection mirror 131 and enters the output mirror 131. Part of the laser light incident on the output mirror 131 is extracted from the output mirror 131 to the outside of the laser resonator 102, and the rest is reflected in the direction of the total reflection mirror 131. Therefore, the laser beam is extracted like LA1.
  • a cylindrical housing 101B and a cylindrical housing 101A are arranged in parallel. The optical axis of the laser light is substantially parallel to the rotation axis 105.
  • the pipe-shaped rotating shaft 105 is attached to a motor 123 so that it can rotate.
  • the rotating shaft 105 is held by fluid control boxes 124A and 124B for taking in and out the refrigerant flowing through the rotating shaft 105.
  • the rotary shaft 105 is held while being sealed by two O-rings 126A and 126B. That is, since the fluid control box 124A holds the rotating shaft 105, the refrigerant flows as indicated by arrows. Then, the refrigerant is taken out from the inside of the rotating shaft 105 without leaking and circulates.
  • O-rings are also provided on both side walls through which the rotating shaft 105 penetrates the housing 101 ⁇ / b> B.
  • the tube 125 that connects the fluid control boxes 124A and 124B passes through the cooling device 127.
  • the temperature of the refrigerant flowing inside the tube 125 is kept constant.
  • the refrigerant does not freeze even at about minus 20 degrees Celsius and is not corrosive to metals.
  • a fluorine-based fluid called Galden under the trade name is particularly preferable, but alcohol may also be used.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the oxygen molecular laser oscillator 200.
  • the oxygen molecular laser oscillator 200 has a structure capable of obtaining a large mode volume like a laser resonator 202 including a housing 201A made of a thick wall pipe. Therefore, a laser output much higher than that of the oxygen molecular laser oscillator 100 shown in FIG. 1 can be obtained.
  • the excited oxygen generator 230 includes a two-stage rotating disk 204A and a rotating disk 204B.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that two stages of rotating disks 204A and 204B are provided. Note that the description of the configuration common to Embodiment 1 is omitted as appropriate.
  • Rotating discs 204A and 204B are arranged in parallel.
  • the rotating shaft 205A of the rotating disk 204A and the rotating shaft 205B of the rotating disk 204B are parallel to each other.
  • the rotating disk 204A and the rotating disk 204B rotate in opposite directions as indicated by arrows in the drawing.
  • the rotating disc 204A rotates in the left direction (counterclockwise)
  • the rotating disc 204B rotates in the right direction (clockwise).
  • the rotation shaft 205A is arranged so as to be offset from the rotation shaft 205B so that the rotation disc 204A and the rotation disc 204B do not interfere with each other.
  • each rotating shaft 205A, 205B is hollow, and a refrigerant
  • Chlorine gas for chemical reaction is supplied from the injection pipe 208 introduced from the lower part of the housing 201B. Chlorine gas proceeds from the bottom of the injection pipe 208 as indicated by an arrow 207 and is released from the left and right of the top end portion to the left and right as indicated by arrows.
  • the injection tube 208 is disposed between the rotating disk 204A and the rotating disk 204B in a cross section perpendicular to the rotating shaft 205A. The injection tube 208 extends through the bottom of the housing 201B to the upper side of the liquid level of the BHP solution.
  • supply pipes 215A and 215B are connected to the lower part of the housing 201B. That is, supply pipes 215A and 215B are introduced at the bottom of the housing 201B.
  • the BHP solution flows through supply pipes 215A and 215B as indicated by arrows 216A and 216B.
  • discharge pipes 217A and 217B are attached to the side surface of the housing 201B.
  • the discharge pipe 217A and the discharge pipe 217B are connected to opposite side surfaces of the housing 201B.
  • the discharge pipe 217A is connected to the left side surface of the housing 201B
  • the discharge pipe 217B is connected to the right side surface of the housing 201B.
  • the concentration of the BHP solution decreases due to a chemical reaction with chlorine gas.
  • the BHP solution having a reduced concentration is discharged from the discharge pipes 217A and 217B as indicated by arrows 218A and 218B.
  • a partition wall 211 which is a part of the housing 201A is disposed on the rotating disk 204A and the rotating disk 204B.
  • the partition wall 211 is disposed on the rotating shaft 205A and the rotating shaft 205B.
  • a passage 221B is disposed on the right side of the partition wall 211.
  • a passage 221A is disposed on the left side of the partition wall 211. Therefore, the partition wall 211 is disposed between the passage 221A and the passage 221B.
  • a block 222 is attached immediately above the rotating disc 204A and the rotating disc 204B in order to form a region through which chlorine gas flows.
  • the block 222 is disposed immediately below the partition wall 211.
  • the block 222 also has a function of reducing dead space. Therefore, the ratio of the volume of the laser resonator 202 in the entire space filled with the generated excited oxygen molecules is as high as about 90% as in the second embodiment. This facilitates pulse oscillation.
  • the material of the block 222 is preferably a material that is corrosive and has high workability. Therefore, for example, a fluorine resin such as Teflon (registered trademark) or polypropylene is preferable as the material of the block 222.
  • the number of disks can be increased. This increases the surface area in which a chemical reaction that generates excited oxygen molecules occurs. Therefore, the speed at which excited oxygen molecules are generated can be improved, and a high laser output can be obtained.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the oxygen molecular laser oscillator 300.
  • the oxygen molecular laser oscillator 300 has a structure capable of obtaining a large mode volume like a laser resonator 302 including a housing 301A formed of a thick wall pipe.
  • the rotating disks 304A and 304B that generate excited oxygen molecules have two stages.
  • the excited oxygen generator 330 includes a two-stage rotating disk 304A and a rotating disk 304B.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that two stages of rotating disks 304A and 304B are provided. Note that the description of the configuration common to Embodiment 1 is omitted as appropriate. Further, each of the rotating shafts 305A and 305B is hollow so that the refrigerant flows inside. Note that the description of the same configuration as that of Embodiment 1 will be omitted as appropriate.
  • the rotating disks 304A and 304B are rotating in the opposite direction to the rotating direction of the rotating disks 204A and 204B shown in FIG.
  • the rotary disc 304A and the rotary disc 304B are arranged side by side in a cross section perpendicular to the rotary shaft 305A. Then, the rotating disk 304A disposed on the left side rotates in the right direction (clockwise), and the rotating disk 304B disposed on the right side rotates in the left direction (counterclockwise).
  • two sets of chlorine gas supply pipes 308A and 308B are also arranged outside the rotating disks 304A and 304B, respectively.
  • a supply pipe 308A that supplies chlorine gas to the rotating disk 304A is connected to the left side surface of the housing 301B
  • a supply pipe 308B that supplies chlorine gas to the rotating disk 304B is connected to the right side surface of the housing 301B.
  • Chlorine gas is supplied as indicated by arrows 307A and 307B, respectively, and the valves 309A and 309B are opened to advance into the housing 301B. This initiates a chemical reaction that generates excited oxygen molecules.
  • two sets of supply pipes 315A and 315B are arranged outside the rotating disks 304A and 304B.
  • the supply pipe 315A is connected to the lower part of the left side surface of the housing 301B
  • the supply pipe 315B is connected to the lower part of the right side surface of the housing 301B.
  • the BHP solution is supplied from the supply pipes 315A and 315B to the inside of the housing 301B as indicated by arrows 316A and 316B.
  • a discharge pipe 317 is connected to the bottom of the housing 301B. In the left-right direction, the discharge pipe 317 is disposed between the rotating disk 304A and the rotating disk 304B.
  • the BHP solution having a reduced concentration due to the chemical reaction is discharged from the discharge pipe 317 as indicated by an arrow 318.
  • blocks 322A and 322B for forming a region through which chlorine gas injected for causing a chemical reaction flows are provided in the housing 301B.
  • Blocks 322A and 322B prevent chlorine gas from flowing directly into laser resonator 302 without contacting the BHP solution.
  • the material of the blocks 322A and 322B is preferably Teflon (registered trademark), polypropylene, or the like, similar to the block 222.
  • excited oxygen molecules generated in the two-stage rotating disks 304A and 304B are supplied into the laser resonator 302 from one passage 321.
  • the passage 321 is disposed immediately below the optical axis OA3.
  • a passage 321 is arranged on the right side of the partition wall 311A in the clockwise rotating (clockwise) rotating disc 304A.
  • a passage 321 is disposed on the left side of the partition wall 311B in the counterclockwise rotating disc 304A.
  • the processing of the housing 301A constituting the laser resonator 302 is simplified. That is, in order to form the passage 321, it is only necessary to provide one wide slit in the pipe made of the material of the housing 301 ⁇ / b> A.
  • the partition walls 311A and 311B are the same as part of the housing 301A. However, the partition walls 311A and 311B are called partition walls because they are positioned immediately above the rotating disks 304A and 304B and block the droplets.
  • the number of disks can be increased. This increases the surface area in which a chemical reaction that generates excited oxygen molecules occurs. Therefore, the speed at which excited oxygen molecules are generated can be improved, and a high laser output can be obtained.
  • the rotating disk is rotated in order to generate excited oxygen, but other than the disk may be rotated. It is also possible to rotate a rotating plate having a shape other than a circular plate. That is, excited oxygen molecules can be generated by supplying chlorine gas to a rotating plate immersed in a BHP solution.
  • this invention contains the appropriate deformation
  • an oxygen molecular laser oscillator can be realized and pulse laser light can be generated.
  • the apparatus can be easily enlarged, extremely large pulse energy can be easily generated by using a large chamber capable of storing a large amount of excited oxygen molecules. Therefore, it is suitable for laser fusion drivers that require extremely high energy pulse laser light, or for destroying dangerous flying objects.

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Abstract

励起酸素分子（O2(1Δg)）から直接レーザ発振できる酸素分子レーザ発振器を提供する。本実施の形態にかかる酸素分子レーザ発振器（１００）は、回転円板（２０４）が設けられた励起酸素発生器（１３０）と、励起酸素発生器（１３０）の真上に配置され、励起酸素発生器（１３０）に直結されたレーザ共振器１０２と、を備えたものである。本実施の形態にかかる酸素分子レーザ発振器において、励起酸素発生器（１３０）とレーザ共振器（１０２）との間に隔壁（１１２）が設けられていてもよい。

Description

酸素分子レーザ発振器
　本発明は、励起状酸素分子から直接レーザ発振させることを目的としたレーザ発振器の構成に関する。
　過酸化水素水（H2O2）と水酸化カリウム（KOH）または水酸化ナトリウム（NaOH）の混合溶液と、塩素ガスとの化学反応によって一重項の励起状酸素分子（通常、O2(1Δg)と示される。）を生成できることが知られており、O2(1Δg)のエネルギーをヨウ素原子（I）に移乗させる（すなわち基底状態のI(2P1/2)から励起状態のI(2P3/2)を生成する）ことでレーザ動作するヨウ素レーザ（一般にCOILと呼ばれている。COILは、Chemical Oxygen Iodine Laserの略である。）は、波長1.315ミクロンでレーザ発振する高出力レーザとして広く知られている。なお、ヨウ素レーザに関しては、下記、非特許文献１～４において説明されている。
　励起酸素分子を発生させる前記化学反応に関しては、例えば下記非特許文献５において概説されているように、スパージャーと呼ばれる方式が過去に多用されていた。スパージャー方式では、ＢＨＰ溶液中にバブル状の塩素ガスを供給している。特にヨウ素レーザが発明された1977年から1990年代中頃までは、スパージャー方式が主流であった。
　一方、ＢＨＰ溶液で濡らされた壁面に塩素ガスを接触させるウェッテドウォールと呼ばれる方式も1980年代に用いられることがあった。特に、ウェッテドウォール方式の一形態である回転円板方式は、ＢＨＰ溶液を供給する流量を増すことが容易である。このため、回転円板方式は、1990年代後半まで広く利用されていた。
　その後はジェットと呼ばれる方式が利用され、ヨウ素レーザの高出力化に貢献している。ジェット方式ではＢＨＰ溶液をノズルからジェットとして噴出させ、これを塩素ガスとを反応させる方式である。つまりジェットとなったＢＨＰ溶液の総表面積が広いことから、瞬時に大量の化学反応を促進できる特徴がある。
　しかしジェット方式ではジェット状のＢＨＰ溶液から水しぶき状のＢＨＰ溶液（以下、ドロップレットと呼ぶ。）が生じてしまう。ドロップレットがレーザ共振器まで運ばれて、レーザ発振に悪影響すると指摘されている。そこでエアロゾルと呼ばれる方式が開発されている。エアロゾル方式では、比較的大きなドロップレットの生成が抑制できるため、最も進化した手法の一つであると考えられている。
　一方、ヨウ素レーザのように、励起したO2(1Δg)のエネルギーをヨウ素に移乗させてレーザ発振させる理由の一つとしては、O2(1Δg)を直接レーザ発振させることが困難だと考えられてきたからである。実際にO2(1Δg)を直接レーザ発振させたという報告は今までに皆無である。ただし、O2(1Δg)の直接レーザ発振を目指した実験が行われ、微弱な発光が検知されたとの報告があるが、レーザ発振を証明できるスペクトル観測は行われなかった。これに関しては、非特許文献６に示されている。非特許文献６によると、酸素分子レーザの発振が確認されているが、非常に微弱なエネルギーであり、それ以降、レーザ発振させたという報告は皆無であることから、実用化は極めて困難であると思われる。
　O2(1Δg)を直接レーザ発振させることが困難な理由として考えられることは、O2(1Δg)の自然放出寿命が極めて長いため、自然放出寿命に反比例する利得（ゲイン）が極めて低くなるからである。しかし、ゲインが小さくなることは、レーザ発振が不可能ということではなく、レーザ発振しにくいだけである。そこで、ゲイン長を極めて長くすればレーザ発振できると考えられる。なお、O2(1Δg)のレーザ発振を目指した実験も含めて理論考察された非特許文献７によると、レーザ発振の可能性が示されている。
　つまり大量のO2(1Δg)を瞬時に発生させることができれば、レーザ共振器内を、一瞬の間、高い圧力のO2(1Δg)で満たすことができる。このため、ゲインが高くなり、レーザ発振し易くなると考えられる。すなわちパルス動作であれば比較的容易にレーザ発振できると考えられる。なお、非特許文献６、及び非特許文献７は、パルス動作によるレーザ発振を目指した実験について報告している。
Stephen C. Hurlick, et al., "COIL technology development at Boeing," Proceedings of SPIE Vol. 4631, 101-115 (2002). Masamori Endo, "History of COIL development in Japan: 1982-2002," Proceedings of SPIE Vol. 4631, 116-127 (2002). Edward A. Duff and Keith A. Truesdell, "Chemical oxygen iodine laser (COIL) technology and development, " Proceedings of SPIE Vol. 5414, 52-68 (2004). Jarmila Kodymova, "COIL--Chemical Oxygen Iodine Laser: advances in development and applications," Proceedings of SPIE Vol. 5958, 595818 (2005). Kevin B. Hewett, "Singlet oxygen generators - the heart of chemical oxygen iodine lasers: past, present and future," Proceedings of SPIE Vol. 7131 (2009). 宮島啓成「O2(1Δg)に基づくレーザ発振器の研究開発」卒業論文、慶応大学理工学部、１９８６年 Masamori Endo, et al., "Chemically Pumped O2(a-X) Laser," Applied Physics B, Vol. 56, 71-78 (1993). Wolfgang O. Schall, et al., "Fluid Mechanic Aspects for Rotating Disc Generators," Proceedings of SPIE Vol. 3574, 265-272 (1998). Karin M. Grunewald, et al., "Effects of the Gas Mixing on COIL Performance," Proceedings of SPIE Vol. 3574, 315-320 (1998).
　しかしながら、非特許文献７によると、O2(1Δg)の生成時にＢＨＰ溶液の微小なドロップレット（ミストと呼ぶ。）が発生する。このミストがレーザ光の散乱損失となって、レーザ発振を阻害すると指摘されている。特に、励起酸素発生器には多孔質パイプによるエアロゾル方式が用いられていた。このため、ミストの発生が避けられなかった。また、ミストを抑制するためにミストとO2(1Δg)とを分離するフィルタを用いることも考えられる。しかしながら、フィルタにより励起酸素分子が失活したり、酸素自体の透過率が低くなることが考えられる。このため、レーザ発振に十分な圧力のO2(1Δg)をレーザ共振器内に満たすことが困難になる。
　本発明の目的は、以上に示した酸素分子レーザ発振器のレーザ発振を阻害する課題を解決し、パルス発振を容易に実現できる酸素分子レーザ発振器の構成を提供することである。
　前記目的を達成するために、本発明の酸素分子レーザ発振器では、励起酸素発生器に回転円板式を用いて、かつ励起酸素発生器の直上にレーザ共振器を直結するように配置したものである。なお、回転円板式の励起酸素発生器に関しては、非特許文献５、非特許文献８、及び非特許文献９に示されている。
　回転円板式は、O2(1Δg)を発生させる化学反応は表面反応に基づくものである。一方、バブル方式やジェット方式はＢＨＰ溶液を吹き飛ばす手法である。非特許文献７で示されたようなエアロゾル方式は、ＢＨＰ溶液のミストを発生させる方式である。回転円板式は、バブル方式やジェット方式やエアロゾル方式比べると、静かな表面反応によってO2(1Δg)を生成する。このため、回転円板式は、ドロップレットが極めて発生しにくい方式である。
　しかしながら、回転円板式励起酸素発生器を用いた従来のＣＯＩＬをそのまま利用すると、以下の問題が生じる。従来の回転円板式励起酸素発生器は、例えば、図１０に示した構造になっている。励起酸素発生器９０１には、ＢＨＰ溶液が貯留されている。励起酸素発生器９０１には、回転軸９０５周りに回転する回転円板９０４が配置されている。ＢＨＰ溶液９０６には、矢印９０７のように塩素ガスが供給される。したがって、励起酸素発生器９０１で、ＢＨＰ溶液と塩素ガスが反応して、励起酸素分子が発生する。励起酸素分子は、矢印９０８のように、反応室９０２を流れていく。
　反応室９０２には、ヨウ素原子の注入部９０９が設けられている。したがって、反応室９０２には、ヨウ素原子と励起酸素分子の混合流が矢印９１０のように流れていく。よって、励起酸素分子が反応室９０２でヨウ素原子と反応して、励起ヨウ素原子が発生する。励起ヨウ素原子は、反応部９０２を経由して、レーザ共振器９０３内に到達する。これにより、レーザ共振器９０３が励起ヨウ素原子で満たされる。反応室９０２は、レーザ共振器９０３を介して、矢印９１２のように排気される。
　高速で流れる励起酸素分子とヨウ素原子とを十分混合させるために、反応部９０２はある程度の長さが必要になっている。その結果、レーザ共振器９０３の体積は、励起酸素発生器９０１から発生した励起酸素分子が満たされる全領域の体積に比べて１０～３０％と小さくなってしまう。なお、レーザ光の光軸ＯＡ９は紙面に垂直方向である。
　そこで本発明では、励起酸素発生器とレーザ共振器とを直結している。これによると、レーザ共振器内の体積は、励起酸素発生器から発生した励起酸素分子が満たされる全領域の体積の８０％以上の高い割合にすることができる。従って、励起酸素発生器から同じ質量の励起酸素分子を発生させても、従来のＣＯＩＬを利用する場合に比べて、３～９倍も高い圧力でO2(1Δg)を蓄積できる。その結果、高いゲインが得られるため、レーザ発振し易くなる。
　さらにまた、酸素分子レーザ発振器を動作させる場合、高いゲインを得るために、瞬時に高圧のO2(1Δg)を発生する必要がある。すなわち大量の塩素ガスを一気に注入して化学反応させる必要がある。その結果、たとえ表面反応であっても、高速に流れる塩素ガスによってＢＨＰ溶液が表面から比較的大きなドロップレットとなって吹き飛ばされるおそれがある。よって、ドロップレットがレーザ共振器内に入り込んでレーザ発振を阻止することが懸念される。そこで本発明では、励起酸素発生器とレーザ共振器との間に隔壁を設けている。
　また、ドロップレットの発生をさらに抑制するために、回転円板の回転軸をパイプで構成してもよい。そして、回転軸内に冷媒を流せる構造を用いるようにしてもよい。これによると、回転円板を低温に保つことができる。このため、回転円板の表面を覆ったＢＨＰ溶液も同程度の低温にできる。その結果、ＢＨＰ溶液の粘度を高くでき、ＢＨＰ溶液の表面張力が高くなる。これにより、高速で流れる塩素ガスに接しても、ＢＨＰ溶液が表面から吹き飛ばされにくくなる。さらに、回転円板と回転軸には耐食性を有する金属を材料とすることが好ましい。
　ＢＨＰ溶液の温度が低い方がドロップレットを生じさせにくいことになる。本発明では、装置外部で冷却したＢＨＰ溶液を励起酸素発生器に供給するのではなく、回転円板の回転軸内に冷媒を流している。励起酸素を発生させる化学反応を起こすと、反応熱によってＢＨＰ溶液が加熱される。このことから、外部で冷やしたＢＨＰ溶液を供給しても、反応によって直ぐに温度上昇してしまう。これに対して本発明では、回転円板自体が常時冷却されるため、励起酸素分子を発生させ続けても、ＢＨＰ溶液を常時低温に保つことが可能である。
　さらにまた、本発明では回転軸に冷媒を流すことで回転円板を冷却させるようにしている。このため、回転速度が遅い場合でも回転円板に接触しているＢＨＰ溶液を十分冷却できる効果がある。回転速度を低くすることができる。回転速度を低くすると、回転の遠心力によって生じるドロップレットも抑制できる。これに対して、ＢＨＰ溶液を溜めた容器の外部から冷却する構造とした場合、回転円板の表面に付いたＢＨＰ溶液を低温に保つには、回転円板をある程度速く回転させる必要が生じてしまう。この結果ドロップレットが生じやすくなる。
　本発明によれば、パルス発振を容易に実現できる酸素分子レーザ発振器の構成を提供することができる。
本発明の実施形態に係る酸素分子レーザ発振器１００の構成を示す断面図である。 酸素分子レーザ発振器１００における回転円板１０４から発生するドロップレットに関する説明図である。 酸素分子レーザ発振器１００における回転円板１０４から発生するドロップレットに関する説明図である。 酸素分子レーザ発振器１００における回転円板１０４の遠心力によるドロップレット１１９Ｂを示した説明図である。 酸素分子レーザ発振器１００における回転円板１０４と回転軸１０５のみを示した斜視図である。 酸素分子レーザ発振器１００を横から見た断面図である。 酸素分子レーザ発振器１００における回転軸１０５内に冷媒を出し入れする構造を示した断面図である。 実施形態２に係る酸素分子レーザ発振器２００の構成を示す断面図である。 実施形態３に係る酸素分子レーザ発振器３００の構成を示す断面図である。 回転円板式の励起酸素発生器を用いたＣＯＩＬの構成図である。
　添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
実施の形態１．
　以下、本発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は本発明の酸素分子レーザ発振器１００の構成を示す断面図であり、発振させるレーザ光の光軸ＯＡ１に垂直な断面内の構造を示したものである。酸素分子レーザ発振器１００は、レーザ共振器１０２と励起酸素発生器１３０を備えている。酸素分子レーザ発振器１００は、レーザ共振器（つまり発振するレーザ光が通過する空間）１０２用のハウジング１０１Ａと励起酸素発生器１３０のハウジング１０１Ｂとが合体した構造になっている。ハウジング１０１Ａ，１０１Ｂのいずれにも、肉厚パイプが利用されている。肉厚パイプは、ＢＨＰ溶液や塩素ガスに対して耐食性を有する金属製である。
　ハウジング１０１Ｂには、ＢＨＰ溶液１０３が溜められている。また、ハウジング１０１Ｂ内には、回転円板１０４が回転可能に配置されている。ハウジング１０１Ｂ内において、回転円板１０４は、回転軸１０５周りに回転する。なお、回転軸１０５は、回転円板１０４の厚さ方向と平行になっている。図１において、回転軸１０５は、紙面と垂直な方向に沿って配置されている。また、回転軸１０５は、回転円板１０４の中心に位置している。
　回転円板１０４の半分以上がＢＨＰ溶液１０３内に浸っている。なお、ハウジング１０１Ａ、１０１Ｂの材質としては、モネル、インコネル、ハステロイなどのニッケル合金が耐食性の高いため好ましい、さらに、内部を観察できるようにするために、ハウジング１０１Ａ、１０１Ｂの材質として、透明の塩ビ管を用いても良い。
　ハウジング１０１Ｂは、例えば、紙面と垂直な方向を長手方向とする円筒状になっている。そして、ハウジング１０１Ｂの内部空間は、回転円板１０４の外径よりも広くなっている。ハウジング１０１Ｂは、注入管１０８、供給管１１５、及び排出管１１７を備えている。ハウジング１０１Ｂの上部には、注入管１０８が接続されている。ハウジング１０１Ｂの下部には、供給管１１５、及び排出管１１７が接続されている。供給管１１５、及び排出管１１７は、注入管１０８よりも下側に配置されている。例えば、注入管１０８は、回転軸１０５よりも上側において、ハウジング１０１Ｂに接続されている。また、供給管１１５、及び排出管１１７は、回転軸１０５よりも下側において、ハウジング１０１Ｂに接続されている。注入管１０８、供給管１１５、排出管１１７は、紙面と垂直な方向に複数並んで配置されていてもよい。
　さらに、ハウジング１０１Ｂには通路１２１が接続されている。通路１２１は、注入管１０８よりも上側で、ハウジング１０１Ｂと接続している。通路１２１は、ハウジング１０１Ｂとハウジング１０１Ａとを空間的に繋げている。すなわち、通路１２１の一端がハウジング１０１Ｂと接続し、他端がハウジング１０１Ａと接続している。通路１２１は、ハウジング１０１Ａの下部に接続されている。レーザ共振器は、励起酸素発生器の真上に配置され、励起酸素発生器１３０に直結されている。すなわち、レーザ発振器は、通路１２１によって励起酸素発生器１３０と直結されている。
　回転円板１０４は回転軸１０５を中心に矢印１０６の方向に回転している。その結果、ＢＨＰ溶液１０３に浸っていない上部の表面もＢＨＰ溶液１０３で覆われるようになる。回転円板１０４も耐食性を有する金属製である。回転軸１０５は金属製のパイプになっている。回転軸１０５の内部には、摂氏マイナス２０度に冷やされた冷媒が流れている。回転軸１０５も回転円板１０４も金属製であるため、熱伝導率が高い。したがって、回転円板１０４も摂氏約マイナス２０度に保たれる。なお、回転円板１０４と回転軸１０５の材質としても耐食性の高いニッケル合金が好ましい。
　励起酸素分子を発生させる際は、塩素ガスを矢印１０７の方向から供給する。これにより、塩素ガスが、注入管１０８内からハウジング１０１Ｂ内に注入される。注入管１０８には開閉可能なバルブ１０９が設けられている。すなわち、ハウジング１０１Ｂの手前にバルブ１０９があり、励起酸素分子を発生させる瞬間だけバルブ１０９が開く。塩素ガスがハウジング１０１Ｂ内に供給されると、塩素ガスとＢＨＰ溶液とが回転円板１０４の表面で反応する。この反応によってO2(1Δg)が発生する。
　ハウジング１０１Ｂ内で発生したO2(1Δg)は、通路１２１内を点線矢印１１０のように進んでいく。これにより、O2(1Δg)がレーザ共振器１０２内まで流されていく。なお、図１では注入管１０８は１本しか描かれていないが、実際は紙面に垂直な方向に複数並べられている。
　回転軸１０５は中空のパイプとなっている。そして、回転軸１０５の中空部分を冷媒が流れている。こうすることで、回転軸１０５、及び回転円板１０４を低温に保つことができる。回転円板１０４が約マイナス２０℃に保たれることで、ＢＨＰ溶液もほぼ同温の低い温度に保たれる。その結果、ＢＨＰ溶液の粘度は約30mPa・sとなる。マイナス２０℃でのＢＨＰ溶液の粘度は、０℃での粘度に比べると３倍も高い。そのため、回転円板１０４の表面を塩素ガスが高速で流れても、表面を覆っているＢＨＰ溶液は吹き飛ばされにくくなる。さらには、回転円板１０４の回転に基づく遠心力によってＢＨＰ溶液が吹き飛ばされることも抑制される。なお、ＢＨＰ溶液の粘度に関しては、非特許文献８に示されている。０℃における粘度は10mPa・sであるのに対して、－２０℃では30mPa・sと３倍も高い。
　一方、もしも回転円板１０４の表面を覆っているＢＨＰ溶液が高速の塩素ガスによって吹き飛ばされることがあっても、ＢＨＰ溶液の粘度が高くなっている。したがって、吹き飛ばされるドロップレットは、粒子の小さなミスト状ではなく、比較的大きなドロップレットになる。よって、ドロップレットが点線１１０で示されたように流れる励起酸素分子と一緒になってレーザ共振器１０２内に運ばれることはない。
　しかもレーザ共振器１０２の下部には、ハウジング１０１Ａとハウジング１０１Ｂとを隔てる隔壁１１１が配置されている。このため、回転円板１０４の表面から直線的に飛んで来るＢＨＰ溶液のドロップレットが、隔壁１１１で遮断される。これにより、ドロップレットが、レーザ共振器１０２内を横切ることを防ぐことができる。なお、隔壁１１１は、本実施形態では、円筒状であるハウジング１０１Ａ、及び１０１Ｂの一部であるが、回転円板１０４とレーザ共振器１０２との間に配置される板状のものであれば良い。ただし、この隔壁１１１の右側は通路１２１になっている。ハウジング１０１Ｂの一部に、励起酸素分子をレーザ共振器１０２内に導く領域を設ける必要がある。したがって、ハウジング１０１Ｂの一部が、通路１２１と接続されている。
　ここで、隔壁１１１の作用に関して、図２、図３、及び図４を用いて補足説明する。図２に示したように、矢印１０７で示された塩素ガスがハウジング１０１Ｂ内に高速に注入される。すると、回転円板１０４の表面から吹き飛ばされる比較的大きなドロップレット１１９は直線的に飛行する。このため、図３に示したように、ドロップレット１１９は、隔壁１１１で止められるか、あるいは通路１２１に侵入する。しかし通路１２１に侵入するドロップレット１１９は、通路１２１の右側の内壁１２１Ｃに衝突する。従って、レーザ共振器１０２の内部にドロップレット１１９が直接入り込むことはない。
　さらにまた、図４に示したように、回転円板１０４の回転に基づく遠心力によってドロップレット１２０が生じる場合は、回転円板１０４の円周の接線方向に飛ばされる、このことから、ドロップレット１２０は、隔壁１１１でブロックされる。よって、ドロップレット１２０は、レーザ共振器１０２内に直接飛び込んでくることはない。
　なお、回転円板１０４の回転方向は矢印１０６で示したように右回転（時計回りに回転）しているため、通路１２１は隔壁１１１の右側になっている。このように、隔壁１１１に対して通路１２１が配置される方向に、回転円板１０４が回転するようになっている。このため、回転円板１０４から遠心力によって飛び出すドロップレット１２０が、レーザ共振器１０２内に直接入り込むことはない。すなわち、回転軸１０５と垂直な断面で考えた場合、ハウジング１０１Ｂの上部において、回転方向の上流側に隔壁１１１が配置され、下流側に通路１２１が配置されていればよい。
　例えば、回転円板１０４が右回転（時計回りの回転）となるように回転軸１０５の方向に沿って励起酸素発生器１３０を見た場合、通路１２１が隔壁１１１の右側に配置される。また、反対方向に見た場合、すなわち、回転円板１０４が左回転（反時計回り）となるように回転軸１０５の方向に沿って励起酸素発生器１３０を見た場合、通路１２１は隔壁１１１の左側に位置する。このように、回転軸１０５と垂直な平面視において、回転円板１０４の回転方向に応じて、通路１２１と隔壁１１１の配置が決まる。図１では、回転軸１０５の真上には、隔壁１１１が配置される。回転軸１０５から右方向にずれた位置に、通路１２１が配置されている。
　ところで、レーザ動作させる直前は、図１に示されているように、レーザ共振器１０２内を排気管１１２から真空排気しておく必要がある。そのため、レーザ共振器１０２の直上に設けられたバルブ１１３を開いて、矢印１１４の方向に排気しておく。ただし真空排気後は、バルブ１１３が閉じられ、発生される励起酸素分子でレーザ共振器１０２内が満たされる。すなわち、バルブ１１３を閉じた後、ハウジング１０１Ａ内の空間が、励起酸素分子で満たされる。ここで、バルブ１１３がレーザ共振器１０２の近傍に配置されている。このため、レーザ共振器１０２の外部でバルブ１１３の手前であるデッドスペースの体積は小さくなっている。すなわち、排気管１１２において、ハウジング１０１Ａにより近い位置に、バルブ１１３を配置している。もちろん、排気管１１２は、図示しない真空ポンプに接続されている。
　以上に説明したように、酸素分子レーザ発振器１００では、励起酸素発生器１３０を形成するハウジング１０１Ｂとレーザ共振器１０２を形成するハウジング１０１Ａとが直結している。このため、バルブ１１３が閉じられてから発生させられる励起酸素分子が満たされる空間のほとんどがレーザ共振器１０２内の空間になる。その割合は約９０％であり、デッドスペースが非常に少ない構造になっている。従って、励起酸素分子を高い圧力で満たすことが容易になっている。このため、高いゲインが得られ、パルス発振が容易に実現できる。
　ところで、ハウジング１０１Ｂの下部に溜められたＢＨＰ溶液１０３は、供給管１１５から矢印１１６Ａのように供給される。なお、供給管１１５から冷却したＢＨＰ溶液を供給してもよい。一方、ＢＨＰ溶液１０３はO2(1Δg)を生成させる化学反応によってH2Oが生成する。H2Oが生成すると、ＢＨＰ溶液の濃度が低下していく。よって、H2O及びＢＨＰ溶液は、排出管１１７から矢印１１６Ｂのように排出される。排出されるＢＨＰ溶液は生成する塩が除去され、濃度が調整された後、再び供給管１１５からハウジング１０１内に供給される。
　次に回転円板１０４、及び回転軸１０５のみの斜視図を図５に示す。図示されたように回転円板１０４は多数が密接するように並べられている。すなわち、複数の回転円板１０４が同軸となって並設されている。複数の回転円板１０４は同じ大きさとなっている。回転円板１０４の全てがパイプ状の回転軸１０５に通されて固定されている。すなわち、回転軸１０５が複数の円板１０４を貫通している。複数の回転円板１０４が回転軸１０５に周りに回転する。
　回転軸１０５の中には、冷媒が矢印１１８Ａから入り、矢印１１８Ｂから出るように流れている。これによって回転軸１０５、及びこれと接触している回転円板１０４を常時低温に保つことができる。また、回転円板１０４を多数並べることで、励起酸素分子を発生させる化学反応が生じる表面積が大きくなる。
　また、本実施形態の酸素分子レーザ発振器１００を横から見た断面構造を図６に示す。レーザ共振器１０２は、ハウジング１０１Ａの両端に取り付けられた全反射鏡１３１と出力鏡１３２とで構成されている。円筒状のハウジング１０１Ａの一端には、全反射鏡１３１が配置され、他端には、出力鏡１３１が配置されている。レーザ光は、全反射鏡１３１で反射して、出力鏡１３１に入射する。出力鏡１３１に入射したレーザ光の一部は、出力鏡１３１からレーザ共振器１０２の外部に取り出され、残りは、全反射鏡１３１の方向に反射する。したがって、レーザ光はＬＡ１のように取り出される。また、円筒状のハウジング１０１Ｂと円筒状のハウジング１０１Ａとが平行に配置されている。レーザ光の光軸は、回転軸１０５とほぼ平行になっている。
　一方、パイプ状の回転軸１０５は、モーター１２３に取り付けられており、回転できるようになっている。ただし回転軸１０５は、その内部を流す冷媒を出し入れする流体制御ボックス１２４Ａ、及び１２４Ｂで保持されている。その詳細構造としては、図７に示した断面図のように、例えば流体制御ボックス１２４Ａでは、２枚のＯリング１２６Ａ、１２６Ｂによって回転軸１０５がシールされながら、保持される。つまり、流体制御ボックス１２４Ａは、回転軸１０５を保持しているため、冷媒は矢印で示したように流れる。そして、冷媒が回転軸１０５の内部からリークすることなく取り出され、巡回するようになっている。なお、図６には示されていないが、回転軸１０５がハウジング１０１Ｂを突き抜ける両側の壁にもＯリングが備えられている。
　また、流体制御ボックス１２４Ａと１２４Ｂとを繋ぐチューブ１２５は、冷却装置１２７を経由している。これによって、チューブ１２５の内部を流れる冷媒の温度は一定に保たれる。なお、冷媒に関しては、摂氏マイナス２０度程度でも凍結せず、かつ金属に対して腐食性の無いものが好ましい。冷媒として商品名でガルデンと呼ばれるフッ素系流体が特に好ましいが、アルコールでも良い。
実施の形態２．
　次に、実施形態２にかかる酸素分子レーザ発振器について、図８を用いて説明する。図８は酸素分子レーザ発振器２００の断面図である。酸素分子レーザ発振器２００は、太い肉厚パイプから成るハウジング２０１Ａで構成されるレーザ共振器２０２のように、大きなモードボリュームが得られる構造になっている。よって、図１に示した酸素分子レーザ発振器１００に比べて遥かに高いレーザ出力を得ることができる。
　高いレーザ出力を実現するために、励起酸素発生器２３０は、２段の回転円板２０４Ａ、及び回転円板２０４Ｂを備えている。本実施の形態では、２段の回転円板２０４Ａ、２０４Ｂが設けられている点において、実施の形態１と異なっている。なお、実施の形態１と共通の構成については、適宜説明を省略する。
　回転円板２０４Ａ、及び２０４Ｂは並行に並べられている。回転円板２０４Ａの回転軸２０５Ａと、回転円板２０４Ｂの回転軸２０５Ｂは平行になっている。そして、回転円板２０４Ａ、及び回転円板２０４Ｂは、図中に矢印で示されたように互いに反対方向に回転するようになっている。図８では、回転円板２０４Ａは、左方向（反時計回り）に回転し、回転円板２０４Ｂは、右方向（時計回り）に回転する。回転軸２０５Ａと垂直な断面において、回転円板２０４Ａと回転円板２０４Ｂが干渉しないように、回転軸２０５Ａは回転軸２０５Ｂからずれて配置されている。
　図８では単に２枚の円板が描かれてあるが、実際には回転円板２０４Ａ、及び回転円板２０４Ｂは、紙面に垂直な方向に多数が並べられている。この点については、図５等に示した構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、それぞれの回転軸２０５Ａ、２０５Ｂは中空になっており、内部を冷媒が流れるようになっている。この点については、図６、図７等で示した構成と同様であるため、説明を省略する。
　化学反応させるための塩素ガスは、ハウジング２０１Ｂの下部から導入された注入管２０８から供給される。塩素ガスは、矢印２０７のように注入管２０８内を下から進んできて、上部の先端部の左右から矢印で示したように左右に放出される。回転軸２０５Ａと垂直な断面において、注入管２０８は、回転円板２０４Ａと回転円板２０４Ｂの間に配置されている。注入管２０８は、ハウジング２０１Ｂの底部を通ってＢＨＰ溶液の液面よりも上側まで延在している。
　また、ハウジング２０１Ｂの下部には、供給管２１５Ａ、２１５Ｂが接続されている。すなわち、ハウジング２０１Ｂの底部には、供給管２１５Ａ，２１５Ｂが導入されている。ＢＨＰ溶液は、供給管２１５Ａ、２１５Ｂを通り、矢印２１６Ａ、２１６Ｂのように流入するようになっている。また、ハウジング２０１Ｂの側面には、排出管２１７Ａ、２１７Ｂが取り付けられている。排出管２１７Ａと排出管２１７Ｂは、ハウジング２０１Ｂの対向する側面に接続されている。ここでは、排出管２１７Ａがハウジング２０１Ｂの左側面に接続され、排出管２１７Ｂがハウジング２０１Ｂの右側面に接続されている。上記のように、ＢＨＰ溶液は、塩素ガスとの化学反応によって濃度が低下する。濃度が低下したＢＨＰ溶液は、排出管２１７Ａ、２１７Ｂから矢印２１８Ａ、２１８Ｂのように排出される。
　回転円板２０４Ａと回転円板２０４Ｂの上には、ハウジング２０１Ａの一部分である隔壁２１１が配置している。これによって回転円板２０４Ａ、２０４Ｂの表面に付着したＢＨＰ溶液が塩素ガスによって飛ばされてドロップレットが発生しても、これが直接レーザ共振器２０２内に流れ込んでくることはない。
　隔壁２１１は、回転軸２０５Ａ、及び回転軸２０５Ｂの上に配置されている。右回転（時計回り）の回転円板２０４Ｂにおいては、隔壁２１１の右側に通路２２１Ｂが配置されている。左回転（反時計回り）の回転円板２０４Ａにおいては、隔壁２１１の左側に通路２２１Ａが配置されている。したがって、通路２２１Ａと通路２２１Ｂとの間に、隔壁２１１が配置されている。
　また、回転円板２０４Ａと回転円板２０４Ｂの直上には塩素ガスの流れる領域を形成するためにブロック２２２が取り付けられている。ブロック２２２は、隔壁２１１の直下に配置されている。ブロック２２２を設けることで、塩素ガスは回転円板２０４Ａ、２０４Ｂの表面付近のみを流れるようになる。塩素ガスがＢＨＰ溶液に接触せずにレーザ共振器２０２内に直接流入するのが抑制される。また、ブロック２２２はデッドスペースを低減する機能も有している。したがって、発生する励起酸素分子が満たされる全空間に占めるレーザ共振器２０２の体積の割合は、実施形態２と同様に、９０％程度と高くなっている。これによってパルス発振し易くなっている。なお、ブロック２２２の材質としては、腐食性を有し、しかも加工性も高い材料が好ましい。したがって、例えば、テフロン（登録商標）やポリプロピレンなどのフッ素系樹脂が、ブロック２２２の材質として好ましい。
　本実施の形態では、２段の回転円板２０４Ａ，回転円板２０４Ｂを用いているため、円板の数を増やすことができる。これにより、励起酸素分子を発生させる化学反応が生じる表面積が大きくなる。よって、励起酸素分子を発生させる速度を向上することができ、高いレーザ出力を得ることができる。
実施の形態３．
　次に、実施形態３にかかる酸素分子レーザ発振器３００について、図９を用いて説明する。図９は酸素分子レーザ発振器３００の断面図である。酸素分子レーザ発振器３００は、太い肉厚パイプから成るハウジング３０１Ａで構成されるレーザ共振器３０２のように、大きなモードボリュームが得られる構造になっている。本実施の形態では、励起酸素分子を発生させる回転円板３０４Ａ、３０４Ｂは２段になっている。
　高いレーザ出力を実現するために、励起酸素発生器３３０は、２段の回転円板３０４Ａ、及び回転円板３０４Ｂを備えている。本実施の形態では、２段の回転円板３０４Ａ、３０４Ｂが設けられている点において、実施の形態１と異なっている。なお、実施の形態１と共通の構成については、適宜説明を省略する。さらに、それぞれの回転軸３０５Ａ、３０５Ｂは中空となっており、内部を冷媒が流れるようになっている。なお、実施の形態１と同様の構成については適宜説明を省略する。
　本実施例における回転円板３０４Ａ、３０４Ｂは、図８に示された回転円板２０４Ａ、２０４Ｂの回転方向と、どちらも反対側に回転している。例えば、回転軸３０５Ａと垂直な断面において、回転円板３０４Ａと回転円板３０４Ｂは左右に並んで配置されている。そして、左側に配置された回転円板３０４Ａは、右方向（時計回り）に回転し、右側に配置された回転円板３０４Ｂは、左方向（反時計回り）に回転する。
　そのため塩素ガスの供給管３０８Ａ、３０８Ｂも２組、それぞれ回転円板３０４Ａ、３０４Ｂの外側に配置されている。例えば、回転円板３０４Ａに塩素ガスを供給する供給管３０８Ａは、ハウジング３０１Ｂの左側面に接続され、回転円板３０４Ｂに塩素ガスを供給する供給管３０８Ｂは、ハウジング３０１Ｂの右側面に接続されている。塩素ガスはそれぞれ矢印３０７Ａ、３０７Ｂのように供給され、バルブ３０９Ａ、３０９Ｂを開くことで、ハウジング３０１Ｂの内部に進む。これにより、励起酸素分子を発生させる化学反応が開始する。
　一方、ＢＨＰ溶液の供給についても、回転円板３０４Ａ、３０４Ｂの外側に２組の供給管３１５Ａ、３１５Ｂが配置されている。供給管３１５Ａは、ハウジング３０１Ｂの左側面下部に接続され、供給管３１５Ｂは、ハウジング３０１Ｂの右側面下部に接続されている。ＢＨＰ溶液は供給管３１５Ａ，３１５Ｂから矢印３１６Ａ、３１６Ｂのようにハウジング３０１Ｂの内部にそれぞれ供給される。ハウジング３０１Ｂの底部には、排出管３１７が接続されている。左右方向において、排出管３１７は、回転円板３０４Ａと回転円板３０４Ｂとの間に配置されている。化学反応によって濃度が低下したＢＨＰ溶液は、排出管３１７から矢印３１８のように排出される。
　本実施例では、化学反応させるために注入される塩素ガスが流れる領域を形成するためのブロック３２２Ａ、３２２Ｂがハウジング３０１Ｂ内に設けられている。ブロック３２２Ａ，３２２Ｂにより塩素ガスがＢＨＰ溶液と接触せずにレーザ共振器３０２内に直接流れ込むのを抑制している。これらブロック３２２Ａ、３２２Ｂの材質も、ブロック２２２と同様に、テフロン（登録商標）やポリプロピレン等が好ましい。
　本実施形態の特徴としては、２段の回転円板３０４Ａ、３０４Ｂにおいて発生する励起酸素分子を１か所の通路３２１からレーザ共振器３０２内に供給するようになっている。通路３２１は、光軸ＯＡ３の直下に配置される。右回転（時計回り）の回転円板３０４Ａにおいて、隔壁３１１Ａの右側に通路３２１が配置されている。左回転（反時計回り）の回転円板３０４Ａにおいて、隔壁３１１Ｂの左側に通路３２１が配置されている。
　そのため、レーザ共振器３０２を構成するハウジング３０１Ａの加工が簡単になる。つまり通路３２１を形成するには、ハウジング３０１Ａの材料のパイプに幅の広いスリットを１か所設けるだけで良い。
　また、もしも回転円板３０４Ａの表面に付着したＢＨＰ溶液が塩素ガスによって吹き飛ばされる場合は、発生するドロップレット３２０は点線矢印のように飛ばされ、隔壁３１１Ｂの端部に当たるだけである。よって、ドロップレット３２０がレーザ共振器３０２内に直接入り込む量は極めて少ない。なお隔壁３１１Ａ、３１１Ｂとはハウジング３０１Ａの一部と同一であるが、それぞれ回転円板３０４Ａ、３０４Ｂの直上に位置して、ドロップレットをブロックするため、隔壁と呼んでいる。
　本実施の形態では、２段の回転円板２０４Ａ，回転円板２０４Ｂを用いているため、円板の数を増やすことができる。これにより、励起酸素分子を発生させる化学反応が生じる表面積が大きくなる。よって、励起酸素分子を発生させる速度を向上することができ、高いレーザ出力を得ることができる。
　なお、実施の形態１～３では、励起酸素を発生させるために、回転円板を回転させたが、円板以外を回転させるようしてもよい。円板以外の形状を有する回転板を回転させるようにすることも可能である。すなわち、ＢＨＰ溶液に浸した回転板に塩素ガスを供給することで、励起酸素分子を発生させることができる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。
　本発明によると、酸素分子レーザ発振器が実現でき、パルスレーザ光を発生できる。特に装置の大型化が容易であるため、励起酸素分子を大量に蓄えられる大型のチャンバを用いることで、極めて大きなパルスエネルギーを容易に発生できる。従って、極めて大きなエネルギーのパルスレーザ光が必要とされるレーザ核融合用ドライバ、あるいは危険な飛行物体の破壊などに適する。
１００　酸素分子レーザ発振器
１０１Ａ、１０１Ｂ　ハウジング
１０２　レーザ共振器
１０３　ＢＨＰ溶液
１０４　回転円板
１０５　回転軸
１０６　回転円板の回転方向する方向
１０７　塩素ガスの流れる方向
１０８　注入管
１０９　バルブ
１１０　励起酸素分子の流れる方向
１１１　隔壁
１１２　排気管
１１３　バルブ
１１４　排気方向
１１５　ＢＨＰ溶液の供給管
１１６Ａ、１１６Ｂ　ＢＨＰ溶液の流れる方向
１１７　ＢＨＰ溶液の排出管
１１８Ａ、１１８Ｂ　冷媒の流れる方向
１１９　塩素ガスとの接触によって飛び出すドロップレットの流れ
１２０　回転円板の遠心力によって飛び出すドロップレットの流れ
１２１　励起酸素分子を移動させる通路
１２１Ｃ　右側の内壁
１２３　モーター
１２４Ａ、１２４Ｂ　流体制御ボックス
１２５　チューブ
１２６Ａ、１２６Ｂ　Ｏリング
１２７　冷却装置
１３１　全反射鏡
１３２　出力鏡
２００　酸素分子レーザ発振器
２０１Ａ、２０１Ｂ　ハウジング
２０２　レーザ共振器
２０３　ＢＨＰ溶液
２０４Ａ、２０４Ｂ　回転円板
２０５Ａ、２０５Ｂ　回転軸
２０７　塩素ガスの流れる方向
２０８　塩素ガスを供給するパイプ
２１１　隔壁
２１２　排気管
２１３　バルブ
２１４　排気方向
２１５Ａ、２１５Ｂ　ＢＨＰ溶液の供給管
２１６Ａ、２１６Ｂ　ＢＨＰ溶液の流れる方向
２１７Ａ、２１７Ｂ　ＢＨＰ溶液の排出管
２１８Ａ、２１８Ｂ　ＢＨＰ溶液の流れる方向
２２１Ａ、２２１Ｂ　励起酸素分子を移動させる通路
２２２　塩素ガスの流路を形成するブロック
３００　酸素分子レーザ発振器
３０１Ａ、３０１Ｂ　ハウジング
３０２　レーザ共振器
３０３　ＢＨＰ溶液
３０４Ａ、３０４Ｂ　回転円板
３０５Ａ、３０５Ｂ　回転軸
３０７Ａ、３０７Ｂ　塩素ガスの流れる方向
３０８Ａ、３０８Ｂ　塩素ガスを供給するパイプ
３０９Ａ、３０９Ｂ　バルブ
３１１Ａ、３１１Ｂ　隔壁
３１２　排気管
３１３　バルブ
３１４　排気方向
３１５Ａ、３１５Ｂ　ＢＨＰ溶液の供給管
３１６Ａ、３１６Ｂ　ＢＨＰ溶液の流れる方向
３１７　ＢＨＰ溶液の排出管
３１８　ＢＨＰ溶液の流れる方向
３２０　塩素ガスとの接触によって飛び出すドロップレットの流れ
３２１　励起酸素分子を移動させる通路
３２２Ａ、３２２Ｂ　塩素ガスの流路を形成するブロック
９００　ＣＯＩＬ
９０１　励起酸素発生器
９０２　励起酸素分子とヨウ素原子との反応部
９０３　レーザ共振器
９０４　回転円板
９０５　回転軸
９０６　ＢＨＰ溶液
９０７　塩素ガス
９０８　励起酸素分子の流れる方向
９０９　ヨウ素原子の注入部
９１０　励起酸素分子とヨウ素原子との混合流の方向
９１２　排気方向
ＬＡ１　レーザ光
ＯＡ１、ＯＡ２、ＯＡ３、ＯＡ９　光軸

Claims (5)

  1. 　回転板が設けられた励起酸素発生器と、
    　前記励起酸素発生器の真上に配置され、前記励起酸素発生器に直結されたレーザ共振器と、を備えた酸素分子レーザ発振器。
  2. 　前記励起酸素発生器と前記レーザ共振器との間に隔壁が設けられている請求項１に記載の酸素分子レーザ発振器。
  3. 　前記回転板の回転軸が中空になっており、前記回転軸の内部に冷媒が流れている請求項１に記載の酸素分子レーザ発振器。
  4. 　前記回転板が時計回りに回転するように、前記回転板の回転軸の方向に沿って前記励起酸素発生器を見た場合に、前記励起酸素発生器と前記レーザ共振器の間で励起酸素分子を通過させる通路が前記隔壁の右側に配置されている請求項２に記載の酸素分子レーザ発振器。
  5. 　前記励起酸素発生器と前記レーザ共振器とが、円筒状のハウジングを備えている請求項１に記載の酸素分子レーザ発振器。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63245982A (ja) * 1987-03-31 1988-10-13 Kogyo Kaihatsu Kenkyusho 励起酸素発生装置
JPH01200685A (ja) * 1988-02-04 1989-08-11 Kawasaki Heavy Ind Ltd よう素レーザー装置
JPH02181991A (ja) * 1989-01-09 1990-07-16 Ind Res Inst Japan 可視光レーザー装置
JPH07249813A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Kawasaki Heavy Ind Ltd 励起酸素発生器及びその運転方法
US5900219A (en) * 1994-11-29 1999-05-04 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft -Ung Raumfahrt E.V. Generator and process for generating a product gas
JP2000124535A (ja) * 1998-10-13 2000-04-28 Tokai Univ 励起酸素発生装置
JP2005074251A (ja) * 2003-08-28 2005-03-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd 化学レーザ用吸着排気装置及び吸着排気・再生方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5563894A (en) * 1978-11-06 1980-05-14 Nec Corp Gas laser tube and manufacturing method thereof
US5229100A (en) * 1988-06-13 1993-07-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Rotating disk singlet oxygen generator
RU2091939C1 (ru) * 1995-09-05 1997-09-27 Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Экспериментальной Физики Способ получения синглетного кислорода и устройство для его осуществления
US6650681B1 (en) * 2000-04-25 2003-11-18 The Boeing Company Sealed exhaust chemical oxygen-iodine laser system
US7379487B2 (en) * 2005-02-14 2008-05-27 Neumann Information Systems, Inc. Two phase reactor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63245982A (ja) * 1987-03-31 1988-10-13 Kogyo Kaihatsu Kenkyusho 励起酸素発生装置
JPH01200685A (ja) * 1988-02-04 1989-08-11 Kawasaki Heavy Ind Ltd よう素レーザー装置
JPH02181991A (ja) * 1989-01-09 1990-07-16 Ind Res Inst Japan 可視光レーザー装置
JPH07249813A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Kawasaki Heavy Ind Ltd 励起酸素発生器及びその運転方法
US5900219A (en) * 1994-11-29 1999-05-04 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft -Ung Raumfahrt E.V. Generator and process for generating a product gas
JP2000124535A (ja) * 1998-10-13 2000-04-28 Tokai Univ 励起酸素発生装置
JP2005074251A (ja) * 2003-08-28 2005-03-24 Kawasaki Heavy Ind Ltd 化学レーザ用吸着排気装置及び吸着排気・再生方法

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EDWARD A. DUFF; KEITH A. TRUESDELL: "Chemical oxygen iodine laser (COIL) technology and development", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 5414, 2004, pages 52 - 68, XP055309514, DOI: doi:10.1117/12.554472
HIRONARI MIYAJIMA: "Investigation of a laser oscillator development based on singlet excited oxygen", THE FACULTY OF SCIENCE AND ENGINEERING, KEIO UNIVERSITY, 1986
JARMILA KODYMOVA: "COIL-Chemical Oxygen Iodine Laser: advances in development and applications", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 5958, 2005, pages 595818
KARIN M. GRUNEWALD ET AL.: "Effects of the Gas Mixing on COIL Performance", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 3574, 1998, pages 315 - 320
KEVIN B. HEWETT: "Singlet oxygen generators - the heart of chemical oxygen iodine lasers: past, present and future", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 7131, 2009
MASAMORI ENDO ET AL.: "Chemically Pumped 02(a-X) Laser", APPLIED PHYSICS B, vol. 56, 1993, pages 71 - 78
MASAMORI ENDO: "History of COIL development in Japan: 1982-2002", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 4631, 2002, pages 116 - 127
See also references of EP3101743A4
STEPHEN C. HURLICK ET AL.: "COIL technology development at Boeing", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 4631, 2002, pages 101 - 115
WOLFGANG O. SCHALL ET AL.: "Fluid Mechanic Aspects for Rotating Disc Generators", PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 3574, 1998, pages 265 - 272

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