一种传能型溴化氢分子激光器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学激光器领域，涉及一种传能型漠化氨分子激光器。具体就是通过 有机楓化物光解产生激发态楓原子作为储能粒子，然后粟浦基态漠化氨分子到高振动激发 态，最后W高振动激发态的漠化氨分子来产生激射。利用本发明，可W将谱线单一的楓原子 激光高效地转化为谱线丰富的漠化氨分子激光。
【背景技术】
[0002] 自从1964年第一台化学激光器问世W来，化学激光器的发展堪称突飞猛进，速度 梅人，其中氧楓化学激光器（COIL)是第一个运转在电子态之间的化学激光器。从上世纪70 年代到现在，COIL已经经历了从出光演示、亚音速、超音速到工程放大等阶段，获得了巨大 的成功。
[000引 COIL的基本原理为：
[0004] 化学反应产生亚稳态储能粒子〇2 (1A):
[0005] CI2+H2O2巧M0H一 〇2(aiA)巧H2O+2MCI
[0006] 亚稳态粒子化(1A)与楓原子近共振传能：
[0007] a(iA) +/(;巧。）一a(3：Ei+/(:而）
[000引激射出光；U2Pi/2)+hv-I巧3/2)+2hvU=1.315ym)
[0009] COIL激光器的上能级I(中1/2)和下能级I(申3/2)都是单一的电子能级，所输出的激 光为单一波长的谱线，其波长为1. 315ym。
[0010] 在很多情况下，需要更多更丰富的激光谱线。一般而言，分子的振转能级是非常多 的，所W基于分子振转能级跃迁的激光器的输出谱线都是非常丰富的，例如HF分子激光器 可W输出十几条乃至几十条条激光谱线，谱线波长位于2. 7ym附近。可W说，在2-5ym的 中红外区域，分子激光器是不二之选。
[0011] 皿r分子的势能曲线和振动转动能级如图1所示，可见其能级非常丰富。皿r分子 激光器的输出谱线波长位于4ym附近。
[0012] 在化学激光器领域中，振动激发态漠化氨分子一般来自于氨原子与漠分子的化学 反应(此反应放热量为173.6kJ/mol，为强放热过程），振动激发态产物皿r的振动量子数V 最高可W达到6, 一般出光谱线包括v=l- 0, 2 - 1，3 - 2,和4 一 3等四个谱带，
[0013]化化2一皿r(V《6)+BrH=-173. 6kJ/mole
[0014]由于H原子不易获得，一般都是通过热解获得F原子，再使F原子与肥分子通过 化学反应获得H原子。
[0015] 振动激发态漠化氨分子一般可W通过化学反应获得，也有通过光学粟浦直接将基 态漠化氨分子激发至某一高振动态的。相比较而言，化学反应获得的激发态漠化氨分子可 W位于v=l，2, 3, 4,……等各个振动态上，而光学粟浦所获得的激发态漠化氨分子则位于某 一个能级上，该能级与粟浦光的波长有关。除此之外，还可W利用近共振传能的方法将基态 漠化氨粟浦至某一个特定的振动能级，该与氧楓激光器的粟浦传能过程类似。
[0016] 根据转动平衡假设，在室温条件下（300K)，皿r分子大多位于tl-5的转动能级 上，而布居数最大的转动能级则是Jm"=3,如图2所示。因此，无论是通过光学粟浦还是通过 近共振传能粟浦，室温条件下漠化氨激光器的初始能级应为v=0,Jm。,=3的振转能级，当然也 有少部分位于v=0J=l-5的振转能级。
[0017] 皿r分子振动转动能级、基态楓原子IfP3/2)能级和电子激发态楓原子I(2Pi/2)能 级如图3所示。从图中可W看到，1巧1/2)和1(中3/2)的能级之差为7600cnTi，正好可W将 基态皿r分子从v=0粟浦至v=3的振动激发态，此过程为近共振传能过程，能量损耗只有 140cm-i。
[0018] 至于激发态楓原子，则可W通过光解有机楓化物RI的方法来高效获取，例如CF3I 分子经过光解后，所产生的楓原子几乎100%都是位于I(中1/2)的电子激发态，正好可W用于 粟浦基态皿r分子。
[0019] 本发明正是在该样的背景下，充分考虑到楓原子和皿r分子的能级特性而设计的 一种传能型漠化氨分子激光器技术及其装置。
[0020] 该技术的基本原理如下：
[0021] 激发态楓原子产生：
[0022]
【主权项】
1. 一种传能型漠化氨分子激光器，其特征在于： 激射粒子为振动激发态漠化氨分子；振动激发态漠化氨分子利用激发态楓原子向漠化 氨分子的近共振传能过程粟浦产生；漠化氨分子被粟浦至v=3的特定振动激发态；激发态 楓原子利用光解有机楓化物高效产生。
2. 按照权利要求1所述的一种传能型漠化氨分子激光器，包括气源供给系统、光腔系 统、闪光灯系统、真空排气系统，其特征在于： 其中，气源供给系统包括漠化氨供气系统（5)、有机楓化物供气系统（6)、气体流量测 量控制装置和气体管路，所述气体管路都由耐腐蚀的不透明材料构成；所述气源供给系统 位于光腔系统的上游并通过管路与光腔（3)相连，气体从气瓶经过管路进入光腔（3); 其中，光腔系统包括全反镜（1)、输出禪合镜（2)、光腔（3)、密封窗口（4)W及压力传感 器（7)，所述密封窗口（4)共有两片，位于光腔的端面，在光腔（3)两端各有一片； 其中，闪光灯系统（8)包括电容、电源、触发器和闪光灯管，闪光灯系统（8)发光的波长 范围为250-290nm，所述闪光灯系统（8)位于光腔的侧面； 其中，真空排气系统（9)包括阀口、真空管路和真空粟，所述阀口位于光腔（3)和真空 粟之间，光腔（3)中产生的废气经过阀口进入真空管路，最后经过真空粟排出。
【专利摘要】本发明涉及一种利用激发态碘原子向基态溴化氢分子近共振传能的溴化氢分子激光器，其中激发态碘原子由有机碘化物（如三氟碘甲烷等）通过光解产生。该装置由气源供给系统、光腔系统、闪光灯系统、真空排气系统组成。本发明通过光解有机碘化物产生激发态碘原子作为储能粒子，然后泵浦基态溴化氢分子到高振动激发态，最后以高振动激发态的溴化氢分子来产生激射。利用本系统，可以将谱线单一的碘原子激光高效地转化为谱线丰富的分子激光。分析结果表明，本发明结构紧凑小巧，机动灵活，方便易用。
【IPC分类】H01S3-03, H01S3-036
【公开号】CN104716551
【申请号】CN201310690737
【发明人】李留成, 多丽萍, 金玉奇, 唐书凯, 李国富, 王元虎, 于海军, 汪健, 曹靖, 康元福
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月13日