熱励起レーザーの基礎過程および放電励起法との重畳研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14658134
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 佐藤 浩之助 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (80023737)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 間瀬 淳 九州大学, 産学連携センター, 教授 (00023325) ; 秋山 秀典 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (50126827)
• Keywords: 衝撃波管 / 無隔膜衝撃波管 / 超音速ノズル流 / 緩和時間 / 反転分布 / レーザー発振 / 放電重畳

Research Abstract

衝撃波管と超音波ノズルを用いたガスダイナミック的反転分布生成法は、熱的励起を行った後、原子分子の各種エネルギーレベル間での緩和時間の差を利用して分布を反転させると同時に、ノズル流による急速冷却により下準位の失活を促進させ反転分布を増大させるものである。本研究計画では、熱励起レーザーとして衝撃波プラズマから超音波ノズル流を作り出し、反転分布生成過程についての基礎的研究を各種気体に関し詳細に行うとともに、反転分布をさらに増大させることを目指して、超音速ノズル流へ放電励起を重畳する方式を新しい方法として提案し試行研究を行う。本年度は、まずショックチューブ(Shock Tubeは内径約100mm)の製作を行った。この設計にあたって、これまでに通常行われていた隔膜式は、各ショットごとに行う大気開放にともなう不純物混入の問題や実験の再現性の問題、さらに実験時間の問題などが指摘されていた。今回、これらを克服する方策として、高圧動作2重ピストンを用いる方式を考案し、設計製作を行い、開発実験を進めてきた。この過程で、ピストン動作の問題およびo-リングの破断の問題などが発生したが、それぞれの工夫によりこれらを解決し、衝撃波を発生させることに成功した。
また、開発した無隔膜ショックチューブを用いて、各種混合ガスの衝撃波特性実験を行い、衝撃波速度に関する初期高圧室・低圧室圧力依存性などの詳細なデータを取得することに成功した。
今後の展開としては、以下のような課題が考えられる。
(1)Co_2-N_2-He系によるGDLの詳細研究(Stagnation温度・密度依存性、ノズル配位依存性等)
(2)各種ガスによる新しい波長領域でのGDLの開発研究
(3)GDLに放電励起を重畳した新しいタイプのレーザーの開発研究
(4)熱励起媒質と冷却媒質との接触方式による熱励起レーザーの検討