Хімічні лазери — це лазери, в яких джерелом енергії для збудження активного середовища є екзотермічні хімічні реакції. На відміну від інших типів лазерів, хімічні лазери отримують енергію не від електричного розряду чи оптичного накачування, а безпосередньо із теплоти і енергії реакції.
Принцип роботи хімічних лазерів:
- В активному середовищі протікає хімічна реакція, яка створює збуджені молекули або радикали.
- Ці збуджені частинки переходять у нижчий енергетичний стан, випромінюючи когерентне світло.
- Світло підсилюється в оптичному резонаторі і виходить у вигляді лазерного променя.
Основні типи хімічних лазерів:
| Тип лазера | Активне середовище / Реакція | Довжина хвилі випромінювання |
|---|---|---|
| HF/DF (фтор-водневий) | Реакція фтору з воднем або дейтерієм | ~2.7–3.8 мкм (інфрачервоний) |
| COIL (хімічний кисневий йодовий лазер) | Реакція між озоном, йодом і воднем | ~1.315 мкм (інфрачервоний) |
| CO₂-хімічний лазер | Реакції, що створюють активний CO₂ | 10.6 мкм (інфрачервоний) |
Застосування хімічних лазерів:
- Військова справа: лазерне зброєве обладнання, системи протиракетної оборони.
- Промисловість: різка та зварювання матеріалів (у випадку CO₂ лазерів).
- Наукові дослідження: дослідження динаміки хімічних процесів, нелінійної оптики.
Переваги хімічних лазерів:
- Висока потужність (потужність в сотні кіловат і навіть мегавати).
- Можливість генерації безперервного і імпульсного випромінювання.
- Відносно широкі довжини хвиль у середньо- та далекому інфрачервоному діапазоні.
Недоліки:
- Складність конструкції і необхідність зберігання реактивних хімічних речовин.
- Високі експлуатаційні витрати і небезпека через токсичні та вибухонебезпечні компоненти.
- Велика вага і габарити.