Page 7 - High Power Laser Handbook

vi Co n t e n t s

3.3.2 Small Signal Gain . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.3.3 Chemically Excited Species
Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3.4 Kinetic Processes, Deactivation,
and Energy Transfer . . . . . . . . . . . . . . 55
3.3.5 Fluid Mechanics and Nozzle Design . . . 57
3.3.6 Variations on Continuous Wave
HF and DF Devices . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.7 HF and DF Laser Performance . . . . 63
3.4 Chemical Oxygen Iodine Laser (COIL) . . . . 65
3.4.1 Energy Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.4.2 Small Signal Gain . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.4.3 Deactivation Processes . . . . . . . . . . . 69
3.4.4 Iodine Dissociation . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4.5 Singlet Oxygen Generator . . . . . . . . 69
3.4.6 COIL Laser Performance
Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.4.7 COIL Laser Performance . . . . . . . . . . 72
3.5 Other Chemical Laser Concepts . . . . . . . . . . 73
3.5.1 DF-CO Transfer Devices . . . . . . . . . 73
2
3.5.2 Carbon Monoxide Lasers . . . . . . . . . 74
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4 High-Power Free-Electron Lasers George R. Neil . . . 77
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.2 FEL Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.2.1 Physical Mechanism . . . . . . . . . . . . . 77
4.2.2 Wavelength . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.2.3 Gain and Bandwidth . . . . . . . . . . . . . 79
4.2.4 Practical Considerations . . . . . . . . . . 82
4.3 Hardware Implementation . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.3.2 Injectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3.3 Accelerators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.3.4 Wigglers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3.5 The Optical Cavity . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.3.6 Energy Recovery . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.4 Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Part 2 Diode Lasers

5 Semiconductor Laser Diodes Victor Rossin,
Jay Skidmore, Erik Zucker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.2 Historical Growth of Power . . . . . . . . . . . . . . 102