لیزرهای مولکولی

لیزرهای مولکولی لیزرهای گازی هستند که اجزای فعال لیزر به جای اتمها یا یونهای مجزا ، مولکولها هستند. نمونه هایی از این قبیل مولکول ها عبارتند از CO2 (دی اکسید کربن) ، CO (مونوکسید کربن) ، N2 (نیتروژن) ، HF (هیدروژن فلوراید) ، DF (فلوتاید دوتریوم) ، NH3 (آمونیاک) و CH3OH (متانول). یکی از حالتهای هیجان زده چنین مولکولیهایی را شامل می شود که می توانند نه تنها یک تحریک کاملاً الکترونیکی (مانند اتمها یا یونها) بلکه ارتعاشات و نوسانات مولکولها را درگیر کنند.   در بسیاری موارد ، انرژی های برانگیخته نسبتاً ناچیز هستند و منجر به انتشار لیزر با طول موج های طولانی در ناحیه طیف مادون قرمز یا دور می شوند. تعداد قابل توجهی از خطوط ارتعاشی- چرخشی وجود دارد که چنین لیزری را می توان اداره کرد (لیزرهای ویبرونیک). انتشار تک خط ممکن است نیاز به استفاده از فیلتر باند داخل چشمی داشته باشد. اگر فشار نسبتاً زیاد باشد ، خطوط مختلف به دلیل گسترده تر شدن فشار ممکن است با هم همپوشانی داشته باشند ، در نتیجه پهنای باند سود بیشتری را بدست آورید.

لیزر نیتروژن نمونه ای برای لیزر گاز مولکولی با طول موج کوتاه است ، و از طریق اشعه ماوراء بنفش ساطع می شود ، به عنوان مثال. در 337.1 نانومتر همین مورد برای لیزرهای برقی ، که می توان آن را لیزرهای مولکولی نیز نامید ، دارد. در این حالت خاص ، مولکول ها در طی فرآیند لیزر پوسیده می شوند.

روشهای مختلفی برای پمپاژ لیزرهای گازی مولکولی وجود دارد:

بسیاری از لیزرهای مولکولی با تخلیه بنزین (بخشی از آن با استفاده از تحریک فرکانس رادیویی) و بعضی اوقات با پرتوهای الکترونی پرانرژی ، پمپاژ می شوند. بارزترین نمونه در مورد پمپاژ تخلیه گاز ، لیزر CO2 است که می تواند بسیاری از کیلو وات توان خروجی را با کیفیت پرتوی بالا و بازده تبدیل نیرو تولید کند که (در نتیجه یک مسیر تحریک مطلوب) حداقل از نظر بسیاری بهتر است لیزرهای دیگر گاز همچنین لیزرهای excimer به صورت الکتریکی پمپ می شوند.

برای بعضی از مولکول ها ، پمپاژ شیمیایی گزینه ای است (l لیزرهای شیمیایی). در اینجا ، مولکولهای هیجان زده ، انرژی لازم برای عملکرد لیزر را تأمین می کنند ، در یک واکنش شیمیایی گرمازدایی تولید می شوند. به عنوان مثال ، لیزرهای هیدروژن فلوراید (لیزرهای HF) و لیزرهای فلوراید دوتریوم (لیزرهای DF) از احتراق اتیلن در تری فلوئورید نیتروژن استفاده می کنند و به دنبال آن تزریق هلیوم و هیدروژن (یا دوتریوم) در تاسیساتی که شباهت هایی با موتور موشک دارد . این فناوری پتانسیل دارد که قدرت بسیار زیاد خروجی (گاهی چندین مگاوات) برای برنامه های نظامی مانند از بین بردن موشک ها را فراهم کند. مواد شیمیایی می توانند مقادیر قابل توجهی انرژی ذخیره کنند و آنها را به سرعت آزاد کنند.

در برخی موارد از پمپاژ نوری استفاده می شود. به عنوان مثال ، از خروجی لیزر CO2 می توان برای پمپاژ لیزر آمونیاک (NH3) استفاده کرد ، و لیزرهای آمونیاک با قدرت بالا نیز می تواند با لیزرهای HF پمپ شود. برخی از لیزرهای مولکولی با دیودهای لیزر پمپ شده اند.