Химический кислородно-йодный лазер ( COIL ) — это химический лазер ближнего инфракрасного диапазона . Поскольку луч инфракрасный, его нельзя увидеть невооруженным глазом. Он способен увеличивать выходную мощность до мегаватт в непрерывном режиме . [ требуется ссылка ] Его выходная длина волны составляет 1315 нм, переходная длина волны атомарного йода .
Лазер питается газообразным хлором , молекулярным йодом и водной смесью перекиси водорода и гидроксида калия . Водный раствор перекиси вступает в химическую реакцию с хлором, в результате чего выделяется тепло, хлорид калия и кислород в возбужденном состоянии, синглетный дельта-кислород . Спонтанный переход возбужденного кислорода в основное триплетное сигма-состояние запрещен, что дает возбужденному кислороду спонтанное время жизни около 45 минут. Это позволяет синглетному кислороду передавать свою энергию атомам йода , присутствующим в газовом потоке; атомный переход 2P3/2 в 2P1/2 в атомарном йоде почти резонирует с синглетным кислородом, поэтому передача энергии во время столкновения частиц происходит быстро. Затем возбужденные атомы йода 2P1/2 подвергаются вынужденному излучению и генерируют лазер на длине волны 1,315 мкм в области оптического резонатора лазера. (верхнее и нижнее атомные состояния йода меняются местами, причем 2P1/2 является верхним состоянием)
Лазер работает при относительно низком давлении газа, но поток газа должен приближаться к скорости звука во время реакции; описаны даже конструкции со сверхзвуковым потоком. Низкое давление и быстрый поток облегчают отвод тепла от лазерной среды по сравнению с мощными твердотельными лазерами. Продуктами реакции являются хлорид калия, вода и кислород. Следы хлора и йода удаляются из выхлопных газов галогенным скруббером.
COIL был разработан ВВС США в 1977 году для военных целей . Однако его свойства делают его полезным и для промышленной обработки; луч фокусируется и может передаваться по оптоволокну , поскольку его длина волны не сильно поглощается плавленым кварцем , но хорошо поглощается металлами, что делает его пригодным для лазерной резки и сверления. Была продемонстрирована быстрая резка нержавеющей стали и хастеллоя с помощью COIL, соединенного с волокном. [1] В 1996 году TRW Incorporated удалось получить непрерывный луч мощностью в сотни киловатт, который длился несколько секунд. [ требуется ссылка ]
RADICL , исследовательская оценка, усовершенствование устройства, химический лазер, представляет собой COIL-лазер мощностью 20 кВт, испытанный ВВС США примерно в 1998 году. [2]
COIL является компонентом программ США по созданию военного воздушного лазера и усовершенствованного тактического лазера . 11 февраля 2010 года это оружие было успешно применено для сбивания ракеты у побережья центральной Калифорнии в ходе испытания, проведенного с использованием лазера на борту Boeing 747 , который вылетел из Центра боевых действий ВМС США в Пойнт-Мугу (более подробную информацию см. в статье Boeing YAL-1 ). [3]
Полностью газофазный йодный лазер (AGIL) представляет собой похожую конструкцию, использующую полностью газовые реагенты, более подходящую для применения в аэрокосмической отрасли.
ElectricOIL , или EOIL , предлагает тот же вид йодной лазерной генерации в альтернативном газо-электрическом гибридном варианте.