连续波燃烧驱动HBr化学激光实现千瓦输出

近日，中科院大连化学物理研究所研究员金玉奇、多丽萍团队成功研制出连续波千瓦级燃烧驱动溴化氢(HBr)化学激光器。该激光器在4.0~5.0微米波段的输出功率是目前文献可查的同类激光器的最高记录。同时其输出谱线丰富，可为长波中红外激光应用提供良好的高能激光光源。相关研究成果以快报形式发表于《中国激光》。

该激光器通过三氟化氮(NF₃)和氢的同位素所形成的氘气(D₂)燃烧，高温热解过量的NF3产生氟(F)原子，F原子与氢气(H₂)反应产生振动激发态的HF(ν)和H原子，H原子与溴气(Br₂)反应产生振动激发态的HBr(ν)，HBr(ν)受激辐射发出3.8~4.7微米的激光。该激光器采用拉法尔喷管结构，将燃烧室的高温气体加速膨胀并降温，在超音速低温气流中注入H₂和Br₂预混气体，通过连锁反应生成HBr(ν)增益介质并经由光学谐振腔激射发出激光。该激光器的最大出光功率为1042W，单发出光时间大于5秒;激光输出功率稳定、光斑均匀、光谱组成丰富;此外，通过控制激光增益发生器结构和组态，可以调控输出激光的光谱组成。该工作为4.0~5.0微米高能激光的应用奠定了良好基础。