Chemical laser
રાસાયણિક લેસર એ એક લેસર છે જે તેની ઊર્જા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાંથી મેળવે છે. રાસાયણિક લેસર મેગાવોટ સ્તર સુધી પહોંચતી શક્તિ સાથે સતત તરંગ ઉત્પાદન સુધી પહોંચી શકે છે. તેનો ઉપયોગ ઉદ્યોગમાં કાપવા અને ખોદકામ માટે થાય છે. રાસાયણિક લેસરના સામાન્ય ઉદાહરણો રાસાયણિક ઓક્સિજન આયોડિન લેસર (COIL), ઓલ ગેસ-ફેઝ આયોડિન લેસર (AGIL) અને હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ (HF) અને ડ્યુટેરિયમ ફ્લોરાઇડ (DF) લેસર છે, જે તમામ મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ પ્રદેશમાં કાર્યરત છે. DF-CO2 લેસર (ડ્યુટેરિયમ ફ્લોરાઇડ-કાર્બન ડાયોક્સાઇડ) પણ છે, જે COILની જેમ "ટ્રાન્સફર લેસર" છે. એચએફ અને ડીએફ લેસરો અસામાન્ય છે, જેમાં લેસિંગ માટે જરૂરી થ્રેશોલ્ડને પાર કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા સાથે ઘણા પરમાણુ ઊર્જા સંક્રમણો છે. ઊર્જાનું પુનઃવિતરણ કરવા માટે અણુઓ વારંવાર ટકરાતા નથી, તેથી આમાંના ઘણા લેસર મોડ્સ કાં તો એક સાથે અથવા અત્યંત ઝડપી ઉત્તરાધિકારમાં કાર્ય કરે છે, જેથી જ્યાં સુધી તરંગલંબાઇ પસંદગી ઉપકરણ ન હોય ત્યાં સુધી HF અથવા DF લેસર ઘણી તરંગલંબાઇ પર એક સાથે કામ કરતું દેખાય. સી. ડબલ્યુ. રાસાયણિક એચ. એફ./ડી. એફ. લેસરની ઉત્પત્તિ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના કંપનશીલ રીતે ઉત્તેજિત ઉત્પાદનો પર આધારિત ઇન્ફ્રારેડ લેસરની રચનાની શક્યતા સૌપ્રથમ 1961માં જ્હોન પોલાની દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી હતી. 1965માં જેરોમ વી. વી. કેસ્પર અને જ્યોર્જ સી. પિમેન્ટેલ દ્વારા સ્પંદિત રાસાયણિક લેસરનું પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું હતું. પ્રથમ, ક્લોરિન (સી. એલ. 2) ને જોરદાર રીતે અણુઓમાં ફોટો-વિચ્છેદિત કરવામાં આવ્યું હતું, જે પછી હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, લેસર માટે યોગ્ય ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ (એચ. સી. એલ.) ઉત્પન્ન કરે છે. પછી હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ (HF) અને ડ્યુટેરિયમ ફ્લોરાઇડ (DF) નું પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું હતું. પિમેન્ટેલે DF-CO2 ટ્રાન્સફર લેસરનું અન્વેષણ કરવાનું ચાલુ રાખ્યું. જો કે આ કાર્ય સંપૂર્ણપણે રાસાયણિક સતત તરંગ લેસરનું ઉત્પાદન કરતું ન હતું, તેમ છતાં તેણે રાસાયણિક લેસર માટે પંપીંગ મિકેનિઝમ તરીકે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાની સદ્ધરતા દર્શાવીને માર્ગ મોકળો કર્યો. સતત તરંગ (સીડબ્લ્યુ) રાસાયણિક એચએફ લેસરનું સૌપ્રથમ 1969માં પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું હતું અને 1972માં ડી. જે. સ્પેન્સર, ટી. એ. જેકોબ્સ, એચ. મિરેલ્સ અને આર. ડબલ્યુ. એફ. ગ્રોસ દ્વારા એલ સેગુન્ડો, કેલિફોર્નિયામાં ધ એરોસ્પેસ કોર્પોરેશન ખાતે પેટન્ટ કરવામાં આવ્યું હતું. આ ઉપકરણે ઓપ્ટિકલ પોલાણની અંદર H2 અને F ના નજીકના પ્રવાહોના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને કંપનશીલ-ઉત્તેજિત HF બનાવ્યું હતું. ડીસી વિદ્યુત સ્રાવનો ઉપયોગ કરીને એસ. એફ. 6 ગેસના વિયોજન દ્વારા અણુ ફ્લોરિન પ્રદાન કરવામાં આવ્યું હતું. બાદમાં યુ. એસ. આર્મી, યુ. એસ. એર ફોર્સ અને યુ. એસ. નેવી કોન્ટ્રાક્ટર સંસ્થાઓમાં કામ કર્યું (દા. ત. યુ. એસ. આર્મી, યુ. એસ. એર ફોર્સ અને યુ. એસ. નેવી કોન્ટ્રાક્ટર સંસ્થાઓ) ટીઆરડબલ્યુ) એ અણુ ફ્લોરિન પ્રદાન કરવા માટે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કર્યો હતો, જે ખ્યાલ સ્પેન્સર એટ અલના પેટન્ટ પ્રકટીકરણમાં સામેલ છે. પછીની ગોઠવણીએ વિદ્યુત શક્તિની જરૂરિયાતને દૂર કરી અને લશ્કરી કાર્યક્રમો માટે ઉચ્ચ-શક્તિવાળા લેસરોના વિકાસ તરફ દોરી. નજીકના સુપરસોનિક પ્રવાહોના પ્રવાહી ગતિશીલ મિશ્રણ, બહુવિધ બિન-સંતુલન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અને ઓપ્ટિકલ પોલાણ સાથે ગેઇન માધ્યમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને એક સાથે ધ્યાનમાં લેવાની જરૂરિયાતને કારણે એચ. એફ. લેસર પ્રદર્શનનું વિશ્લેષણ જટિલ છે. એરોસ્પેસ કોર્પોરેશનના સંશોધકોએ પ્રથમ ચોક્કસ વિશ્લેષણાત્મક (ફ્લેમ શીટ) ઉકેલ વિકસાવ્યો, પ્રથમ આંકડાકીય કમ્પ્યુટર કોડ ઉકેલ અને સીડબ્લ્યુ એચએફ રાસાયણિક લેસર પ્રદર્શનનું વર્ણન કરતું પ્રથમ સરળ મોડેલ. રાસાયણિક લેસરોએ રેઝોનેટર વિશ્લેષણ માટે તરંગ-ઓપ્ટિક્સ ગણતરીઓના ઉપયોગને પ્રોત્સાહન આપ્યું. આ કાર્યની પહેલ ઇ. એ. સિક્લાસ (પ્રેટ એન્ડ વ્હિટની) અને એ. ઇ. સિગમેન (સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટી) દ્વારા કરવામાં આવી હતી. તેમના કાર્યનો પ્રથમ ભાગ હર્માઇટ-ગૌસીયન વિસ્તરણ સાથે સંકળાયેલો છે અને ભાગ II ની સરખામણીમાં તેનો બહુ ઓછો ઉપયોગ થયો છે, જે ફાસ્ટ ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ પદ્ધતિ સાથે સંકળાયેલો છે, જે હવે યુનાઇટેડ ટેક્નોલોજીસ કોર્પોરેશન, લોકહીડ માર્ટિન, SAIC, બોઇંગ, tOSC, MZA (વેવ ટ્રેન) અને OPCI ખાતે પ્રમાણભૂત સાધન છે. આમાંની મોટાભાગની કંપનીઓએ 1970 અને 1980ના દાયકા દરમિયાન DARPA, US એર ફોર્સ, US આર્મી અથવા US નેવી માટે HF અને DF લેસરો બનાવવાના કરાર માટે સ્પર્ધા કરી હતી. જનરલ ઇલેક્ટ્રિક અને પ્રેટ એન્ડ વ્હિટની 1980ના દાયકાની શરૂઆતમાં સ્પર્ધામાંથી બહાર નીકળી ગયા હતા અને રોકેટડાઇન (હવે પ્રેટ એન્ડ વ્હિટનીનો ભાગ છે-જોકે લેસર સંસ્થા આજે પણ બોઇંગ સાથે છે) અને ટીઆરડબલ્યુ (હવે નોર્થરોપ ગ્રુમેનનો ભાગ છે) માટે મેદાન છોડી દીધું હતું. વ્યાપક રાસાયણિક લેસર નમૂનાઓ SAIC ખાતે R. C. વેડ દ્વારા, TRW ખાતે C. C. શિહ દ્વારા, D. બુલોક અને M. E. લેનહાર્ટ દ્વારા અને રોકેટડાઇન ખાતે D. A. હોમ્સ અને T. R. વેઇટ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યા હતા. આમાંથી, કદાચ સૌથી વધુ વ્યવહારદક્ષ TRW ખાતે CROQ કોડ હતો, જે એરોસ્પેસ કોર્પોરેશન ખાતેના પ્રારંભિક કાર્યને પાછળ છોડી દે છે. પ્રદર્શન રાસાયણિક દરના અભ્યાસ સાથે જોડાયેલા પ્રારંભિક વિશ્લેષણાત્મક નમૂનાઓ યુનાઇટેડ એરક્રાફ્ટ અને ધ એરોસ્પેસ કોર્પોરેશન ખાતે કાર્યક્ષમ પ્રાયોગિક સીડબ્લ્યુ એચએફ લેસર ઉપકરણોની રચના તરફ દોરી ગયા. 10 કેડબલ્યુ સુધી વીજળીનું સ્તર હાંસલ કરવામાં આવ્યું હતું. DF લેસિંગ H2 માટે D2 ના અવેજી દ્વારા મેળવવામાં આવ્યું હતું. યુનાઇટેડ એરક્રાફ્ટ રિસર્ચ લેબોરેટરીઝના એક જૂથે ફરીથી ફરતા રાસાયણિક લેસરનું ઉત્પાદન કર્યું હતું, જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાકારકોના સતત વપરાશ પર આધાર રાખતું ન હતું. કેલિફોર્નિયાના રેડોન્ડો બીચ ખાતેના ટીઆરડબલ્યુ સિસ્ટમ્સ ગ્રૂપને ત્યારબાદ ઉચ્ચ શક્તિ ધરાવતા સીડબ્લ્યુ એચએફ/ડીએફ લેસરોના નિર્માણ માટે યુએસ એર ફોર્સના કરાર મળ્યા હતા. એરોસ્પેસ કોર્પોરેશન ડિઝાઇનના સ્કેલ-અપ સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરીને, ટીઆરડબલ્યુએ 100 કેડબલ્યુ પાવર સ્તર હાંસલ કર્યું. જનરલ ઇલેક્ટ્રિક, પ્રેટ એન્ડ વ્હિટની, અને રોકેટડાઇને વધુ મોટા લેસરો બનાવવા માટે ડીઓડી કરાર મેળવવાની અપેક્ષાએ કંપનીના ભંડોળ પર વિવિધ રાસાયણિક લેસરો બનાવ્યા. માત્ર રોકેટડાઇને જ ટીઆરડબલ્યુ સાથે સ્પર્ધા ચાલુ રાખવા માટે પૂરતા મૂલ્યના કરાર મેળવ્યા હતા. ટીઆરડબ્લ્યુએ યુ. એસ. નૌકાદળ માટે એમઆઇઆરએસીએલ ઉપકરણનું ઉત્પાદન કર્યું હતું જેણે મેગાવોટ પાવરનું સ્તર હાંસલ કર્યું હતું. પછીનું કોઈપણ પ્રકારનું સૌથી વધુ શક્તિ ધરાવતું સતત લેસર હોવાનું માનવામાં આવે છે, જે આજની તારીખ (2007) માં વિકસાવવામાં આવ્યું છે. ટીઆરડબલ્યુએ DARPA ઝેનિથ સ્ટાર માટે નળાકાર રાસાયણિક લેસર (આલ્ફા લેસર) નું પણ ઉત્પાદન કર્યું હતું, જે મોટી શક્તિઓ માટે પણ માપનીય હોવાનો સૈદ્ધાંતિક લાભ ધરાવતો હતો. જો કે, 1990 સુધીમાં, રાસાયણિક લેસરમાં રસ ટૂંકી તરંગલંબાઇ તરફ વળ્યો હતો, અને રાસાયણિક ઓક્સિજન આયોડિન લેસર (COIL) એ સૌથી વધુ રસ મેળવ્યો હતો, જે 1.315 μm પર કિરણોત્સર્ગ ઉત્પન્ન કરે છે. એક વધુ ફાયદો એ છે કે COIL લેસર સામાન્ય રીતે એક તરંગલંબાઇ કિરણોત્સર્ગ ઉત્પન્ન કરે છે, જે ખૂબ જ સારી રીતે કેન્દ્રિત બીમ બનાવવા માટે ખૂબ મદદરૂપ છે. આ પ્રકારના COIL લેસરનો ઉપયોગ આજે ABL (એરબોર્ન લેસર, લેસર પોતે નોર્થરોપ ગ્રુમેન દ્વારા બનાવવામાં આવી રહ્યું છે) અને બોઇંગ દ્વારા ઉત્પાદિત ATL (એડવાન્સ્ડ ટેક્ટિકલ લેસર) માં થાય છે. દરમિયાન, યુ. એસ. આર્મી એસએમડીસીના સહયોગથી ઇઝરાયેલી સંરક્ષણ મંત્રાલય માટે 1990ના દાયકાના અંતમાં બાંધવામાં આવેલા ટીએચઈએલ (ટેક્ટિકલ હાઈ એનર્જી લેસર) માટે ઓછી શક્તિ ધરાવતા એચએફ લેસરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. રોકેટ અને તોપખાના સામે એકદમ વાસ્તવિક પરીક્ષણોમાં અસરકારકતા દર્શાવતું તે પ્રથમ ફિલ્ડ ઉચ્ચ ઊર્જા લેસર છે. એમ. આઈ. આર. એ. સી. એલ. લેસરે વ્હાઇટ સેન્ડ્સ મિસાઇલ રેન્જ પર તેની સામે ઉડાડવામાં આવેલા ચોક્કસ લક્ષ્યો સામે અસરકારકતા દર્શાવી છે, પરંતુ તે વાસ્તવિક સેવા માટે ફિલ્ડ હથિયાર તરીકે ગોઠવવામાં આવ્યું નથી. એબીએલ નોંધપાત્ર રેન્જમાંથી ઘણી પૂર્ણ કદની મિસાઇલોને તોડી પાડવામાં સફળ રહી હતી અને એટીએલ જમીન પર ચાલતા વાહનો અને અન્ય વ્યૂહાત્મક લક્ષ્યોને નિષ્ક્રિય કરવામાં સફળ રહી હતી. રાસાયણિક લેસરની કામગીરીના ફાયદા હોવા છતાં, સંરક્ષણ વિભાગે 2012માં એરબોર્ન લેસર ટેસ્ટબેડની સમાપ્તિ સાથે રાસાયણિક લેસર પ્રણાલીઓના તમામ વિકાસને અટકાવી દીધા હતા. "નવીનીકરણીય" ઉર્જા સ્ત્રોત માટેની ઇચ્છા, એટલે કે. ફ્લોરિન, ડ્યુટેરિયમ, બેઝિક હાઇડ્રોજન-પેરોક્સાઇડ અથવા આયોડિન જેવા અસામાન્ય રસાયણોનો પુરવઠો ન મળવાથી ડી. ઓ. ડી. એ ડાયોડ પમ્પ્ડ આલ્કલી લેસર (ડી. પી. એ. એલ. એસ.) જેવા વિદ્યુત પમ્પ્ડ લેસર માટે દબાણ કર્યું. "ઇનસાઇડ ધ આર્મી" સાપ્તાહિક અહેવાલમાં "ડિરેક્ટેડ એનર્જી માસ્ટર પ્લાન" નો ઉલ્લેખ કરવામાં આવ્યો છે.