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二氧化碳激光器

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二氧化碳激光器,可稱「隱身人」,因為它發出的激光波長為10.6 微米,「身」處紅外區,肉眼不能覺察,它的工作方式有連續、脈衝兩種。連續方式產生的激光功率可達20 千瓦以上。脈衝方式產生波長10.6 微米的激光也是最強大的一種激光。人們已用它來「打」出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出現是激光發展中的重大進展,也是光武器和核聚變研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支長1 米左右的放電管。它產生的激光是看不見的,在磚上足以把磚頭燒到發出耀眼的白光。

1詳情

二氧化碳激光器是以CO2氣體作為工作物質的氣體激光器。放電管通常是由玻璃或石英材料製成,裡面充以CO2氣體和其他輔助氣體(主要是氦氣和氮氣,一般還有少量的氫或氙氣);電極一般是鎳制空心圓筒;諧振腔的一端是鍍金的全反射鏡,另一端是用鍺或砷化鎵磨製的部分反射鏡。當在電極上加高電壓(一般是直流的或低頻交流的),放電管中產生輝光放電,鍺鏡一端就有激光輸出,其波長為10.6微米附近的中紅外波段;一般較好的管子。一米長左右的放電區可得到連續輸出功率40~60瓦。CO2激光器是一種比較重要的氣體激光器。這是因為它具有一些比較突出的優點:
第二
它是利用CO2分子的振動-轉動能級間的躍遷的,有比較豐富的譜線,在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出。近年來發現的高氣壓CO2激光器,甚至可做到從9~10微米間連續可調諧的輸出。

第三

它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對這個波長的透明度較高)。除此之外,它也具有輸出光束的光學質量高,相干性好,線寬窄,工作穩定等優點。因此它在國民經濟和國防上都有許多應用,如應用於加工(焊接、切割、打孔等),通訊、雷達、化學分析,激光誘發化學反應,外科手術等方面。

2軍事應用

應用CO2激光相干成像雷達進行機載反坦克導彈的精確制導的研究,是1977年由麻省理工學院的林肯實驗室開始的,實驗室於1981年研製成功並進行了演示試驗。早在20世紀70年代末,美國國防先進技術研究計劃局(Defence Advanced Research Projects Agency)就決定把CO2激光相干成像雷達作為第二代巡航導彈制導系統的主攻方向,現已到了技術基本成熟階段。DARPA和美國空軍航空系統分部主持的巡航導彈先進位導(CMAG,Cruise Missile Advanced Guidence)預研計劃,1977~1989年完成了研究計劃,並完成了飛行演示實驗,進一步研製了CO2激光主動成像雷達導引頭工程樣機。目前CMAG技術已應用在空中發射的先進戰略巡航導彈AGM-129A上,使其目標精度由原來的40m提高到3m,提高一個數量級。美國前麥·道公司為空軍研製的一種全天候CO2激光相干成像雷達,於1988年進行了樣機演示,預計裝在戰斧(Tomahawk)改型巡航導彈上。
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