ХИМИ́ЧЕСКИЙ ЛА́ЗЕР

ХИМИ́ЧЕСКИЙ ЛА́ЗЕР, га­зо­вый ла­зер, в ко­то­ром ин­вер­сия на­се­лён­но­стей уров­ней об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те хи­мич. ре­ак­ций. Воз­мож­ность соз­да­ния Х. л. ос­но­ва­на на том, что про­дук­ты мн. эк­зо­тер­мич. хи­мич. ре­ак­ций об­ра­зу­ют­ся пре­им. в воз­бу­ж­дён­ных со­стоя­ни­ях. Боль­шин­ст­во Х. л. ра­бо­та­ет на ко­ле­ба­тель­но-вра­ща­тель­ных пе­ре­хо­дах двух­атом­ных мо­ле­кул. Воз­бу­ж­дён­ные мо­ле­ку­лы эф­фек­тив­но об­ра­зу­ют­ся, в ча­ст­но­сти, в ре­зуль­та­те эк­зо­тер­мич. ре­ак­ций за­ме­ще­ния: $$A^•+BC→AB+C^•+Δℰ,$$при­чём зна­чит. часть вы­де­ляю­щей­ся энер­гии $Δℰ$ идёт на воз­бу­ж­де­ние ко­ле­бат. уров­ней мо­ле­ку­лы AB. В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ет­ся не­рав­но­вес­ный газ двух­атом­ных мо­ле­кул AB, ко­то­рый яв­ля­ет­ся ак­тив­ной сре­дой с ин­верс­ной на­се­лён­но­стью для боль­шо­го чис­ла ко­ле­ба­тель­но-вра­ща­тель­ных пе­ре­хо­дов ИК-диа­па­зо­на в об­лас­ти длин волн 2–7 мкм.

Для ра­бо­ты Х. л. не­об­хо­ди­мо соз­дать хи­ми­че­ски ак­тив­ные сво­бод­ные ра­ди­калы, сти­му­ли­рую­щие про­те­ка­ние ре­ак­ции. Для это­го на мо­ле­ку­лы воз­дей­ст­ву­ют разл. спо­со­ба­ми, при­во­дя­щи­ми к их дис­со­циа­ции (пря­мой на­грев, об­лу­че­ние УФ- или ви­ди­мым из­лу­че­ни­ем, хи­мич. ре­ак­ции, со­про­во­ж­даю­щие­ся об­ра­зо­ва­ни­ем сво­бод­ных ра­ди­ка­лов; га­зо­вый раз­ряд, об­лу­че­ние хи­мич. реа­ген­тов пуч­ка­ми бы­ст­рых элек­тро­нов или ио­нов и др.). По­сколь­ку в ре­зуль­та­те ре­ак­ций, при­во­дя­щих к воз­буж­де­нию Х. л., про­ис­хо­дят не­об­ра­ти­мые из­ме­не­ния хи­мич. со­ста­ва ис­ход­ных реа­ген­тов, не­об­хо­ди­мым ус­ло­ви­ем дли­тель­ной ра­бо­ты Х. л. яв­ля­ет­ся не­пре­рыв­ное во­зоб­нов­ле­ние ра­бо­че­го ве­щест­ва; для это­го ис­поль­зу­ют цеп­ную хи­мич. ре­ак­цию с уча­сти­ем ра­ди­ка­лов, в ко­то­рой са­ми ра­ди­ка­лы во­зоб­нов­ля­ют­ся.

Наи­бо­лее мощ­ные Х. л. ра­бо­та­ют на ко­ле­ба­тель­но-вра­ща­тель­ных пе­ре­хо­дах мо­ле­ку­лы HF (DF) в диа­па­зо­не длин волн 2,7–3,7 мкм. Энер­гия из­лу­че­ния HF-ла­зе­ров в им­пульс­ном ре­жи­ме дос­ти­га­ет де­сят­ков кДж при дли­тель­но­сти им­пуль­са в неск. де­сят­ков нc. Наи­бо­лее мощ­ные Х. л. на HF не­пре­рыв­но­го дей­ст­вия ра­бо­та­ют при про­ка­чи­ва­нии ак­тив­но­го ве­ще­ст­ва че­рез ре­зо­на­тор со сверх­зву­ко­вой ско­ро­стью и име­ют вы­ход­ную мощ­ность в де­сят­ки кВт при кпд 2–4%.

Кро­ме ко­ле­ба­тель­но-воз­бу­ж­дён­ных мо­ле­кул, мо­гут об­ра­зо­вы­вать­ся элек­трон­но-воз­бу­ж­дён­ные мо­ле­ку­лы, ко­то­рые при рас­па­де так­же из­лу­ча­ют. В ка­че­ст­ве ак­тив­ной сре­ды Х. л. на прак­ти­ке час­то ис­поль­зу­ет­ся иод: ин­верс­ная на­се­лён­ность соз­да­ёт­ся на пе­ре­хо­де ме­ж­ду со­стоя­ния­ми тон­кой струк­ту­ры ато­ма ио­да $I(^2P_{1/2})$ и $I(^2P_{3/2})$.

X. л. име­ют вы­со­кие кпд и мощ­ность ге­не­ра­ции в ши­ро­кой ИК-об­лас­ти спек­тра. Х. л. при­ме­ня­ют­ся при об­ра­бот­ке ма­те­риа­лов, в ис­сле­до­ва­тель­ских ус­та­нов­ках ла­зер­но­го УТС, сис­те­мах ла­зер­но­го зон­ди­ро­ва­ния ат­мо­сфе­ры, ла­зер­ной спек­тро­ско­пии и др.