利用射流混合获得分子气体的振动粒子数反转

本文讨论利用射流混合的流体力学方法来获得分子气体的振动粒子数反转。当激光介质气流与振动激励的储能介质冷气流发生混合时,由于后者亚稳态到前者基态的近共振能量传输上能级受到选择激励,从而在激光能级间形成了粒子数反转。利用双参数摄动法,求得多组元非平衡二维高速剪切流动的解析解;给出反转密度、流场参数和激光功率极限;阐明了反转条件、冷却效应、流场参数和碰撞去活化作用对反转密度的影响,阐明了输出光束垂直于气流方向时提取激光的位置能够最佳化的事实。作为例子,对CO₂气流与振动激励的冷氮气流混合的情况,由解析解直接导出了反转条件、效率和增益系数。