化学酸素ヨウ素レーザー(COIL)は、近赤外線化学レーザーです。ビームは赤外線であるため、肉眼では見えません。連続モードでは、最大メガワットの出力までスケールアップ可能です。出力波長は1315 nmで、これは原子状ヨウ素の遷移波長です。

レーザーには、気体塩素、分子状ヨウ素、および過酸化水素と水酸化カリウムの水溶液が供給されます。過酸化水素水溶液は塩素と化学反応を起こし、熱、塩化カリウム、および励起状態の酸素(一重項デルタ酸素)を生成します。励起酸素から三重項シグマ基底状態への自発遷移は禁制であるため、励起酸素の自発寿命は約45分です。これにより、一重項酸素はガス流中に存在するヨウ素原子にエネルギーを伝達することができます。原子状ヨウ素の原子遷移2P 3/2から2P 1/2は一重項酸素とほぼ共鳴するため、粒子衝突時のエネルギー伝達は高速です。励起されたヨウ素原子2P 1/2は誘導放出を起こし、レーザーの光共振器 領域で1.315 μmの波長で発振します。 (ヨウ素原子の上側と下側の状態が逆転しており、2P 1/2が上側の状態である)
このレーザーは比較的低いガス圧で動作しますが、反応時間におけるガス流速は音速に近い必要があります。超音速流設計についても説明されています。低圧かつ高速な流れにより、高出力固体レーザーと比較して、レーザー媒質からの熱除去が容易になります。反応生成物は塩化カリウム、水、酸素です。塩素とヨウ素の痕跡は、ハロゲンスクラバーによって排気ガスから除去されます。
COILは、1975年にアメリカ空軍の空軍兵器研究所(現在は空軍研究所の一部)で開発され[ 1 ]、1977年に初めて実証された[ 2 ]。
初期の COIL 開発に参加した 2 つの産業組織は、マクドネル ダグラス研究所とロックウェル インターナショナルのロケットダイン部門でした。現在、この 2 つの組織はボーイング社の一部となっており 、レーザーおよび電気光学の能力はボーイングのレーザーおよび電気光学システム組織に統合されています。MDRL は、COIL の成功を報告した最初の産業組織であり (空軍兵器研究所に次いで 2 番目の組織)、ロケットダインは COIL 開発の競争賞を受賞した最初の産業組織でした。[ 3 ]
元々は兵器として発明されたものだが、その特性から工業加工にも有用である。ビームは集束可能で光ファイバーで伝送でき、波長が溶融石英にはあまり吸収されず金属によく吸収されるため、レーザー切断や穴あけに適している。光ファイバー結合型COILによるステンレス鋼やハステロイの高速切断が実証されている。 [ 4 ]
1996年、TRW社は数百キロワットの連続ビームを数秒間維持することに成功した。[ 5 ] COILの開発の歴史は、2002年の第3回ガス・化学レーザーおよび高強度ビーム応用に関する会議で発表された。
2002年、SPIEはCOILの25周年を記念して、ガスおよび化学レーザーと高強度ビーム応用に関する第3回会議を開催した。COILの歴史と技術的進歩を網羅した様々な論文が発表された。会議では、COILの発明者であるニック・プチェルキン、ロン・ボウセック、デイブ・ベナード、ビル・マクダーモットの4人を称える晩餐会も行われた。[ 6 ]
RADICL(Research Assessment, Device Improvement Chemical Laser)は、 1998年頃にアメリカ空軍によって試験された20kWのCOILレーザーである。 [ 7 ]
COILは、米国の軍事用空中レーザーおよび先進戦術レーザー計画の構成要素である。2010年2月11日、この兵器は、エドワーズ空軍基地から離陸したボーイング747に搭載されたレーザーを用いた試験で、カリフォルニア州中部沿岸沖でミサイルを撃墜することに成功した(詳細はボーイングYAL-1を参照)。[ 8 ]
全気相ヨウ素レーザー(AGIL)は、全気体試薬を使用する同様の構造で、航空宇宙用途により適している。
ElectricOIL 、またはEOILは、ガスと電気のハイブリッド方式という別の形態で、同じヨウ素レーザー種を提供する。
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