レーザの種類





実に、現在69個の元素からレーザ発振が確認されています。
レーザは大別すると、固体、気体、液体に分けられます。

発振媒体
固体代表的な物:
Nd:YAG, 半導体

それ以外:
ルビー, Nd:ガラス, Nd:YLF, Nd:BEL, Nd:YVO4, LNP, Ti:サファイヤ, アレキサンドライト, Co-MgF2, Cr-GSGG, エメラルド, プロフスカイト, Er-YLF, Er-ガラス, カラーセンター
気体代表的な物:
He-Ne, ArFエキシマ, CO2, Arイオン

それ以外:
エキシマレーザ(KrF, XeF, ArCl, KrCl, XeCl), F2, He-Cd, Cu, Au, Sr, イオンレーザ(Kr, Ne, Xe), 多価イオンX線, CO, N2, ハロゲン化水素化学レーザ, O2-I
液体Dye

また、発振の仕方により、連続発振(CW)とパルス発振があります。

発振方法
CWHe-Ne, Nd:YAG, CO2, 窒素, 半導体, Arイオン, Ti:サファイヤ, アレキサンドライト, エメラルド, GSGG, GGG, YSGG, カラーセンター, He-Cd etc.
パルスNd、ルビー、アレキサンドライト、エキシマ、CO2、窒素、Ti:サファイヤ etc.

発振波長帯域で分けると、次のようになります。

波長
赤外Nd:YAG, 半導体, Nd:ガラス, Nd:YLF, Nd:BEL, Nd:YVO4, LNP, Ti:サファイヤ, アレキサンドライト, Co-MgF2, Cr-GSGG, エメラルド, プロフスカイト, Er-YLF, Er-ガラス, カラーセンター
可視ルビー, He-Ne, CO2, Arイオン, He-Cd, Cu, Au, Sr, Krイオン, Neイオン, Xeイオン, CO, ハロゲン化水素, O2-I, Dye
紫外ArFエキシマ, KrFエキシマ, XeFエキシマ, ArClエキシマ, KrClエキシマ, XeClエキシマ, N2, Au
X線多価イオンX線

Nd:YAGレーザなどは、非線形光学結晶がセットでついていて、二倍波(532nm)、三倍波(355nm)、四倍波(266nm)が出せるようになっています。

たいていのレーザは、波長固定か、波長可変でも特定の波長の光がいくつか出せるだけですが、ある範囲では連続的に波長を変化できる、連続波長可変レーザはには次のような物があります。

波長可変レーザ特徴
Dye蛍光性有機色素を適当に選ぶことにより、可視から近赤外域まで連続的に発振を得られる
半導体GaAs、InPなどの半導体結晶を混ぜ合わせることで三晶体、四晶体を作り、その結晶の温度を変化させることで、連続的な発振を得る
アレキサンドライト
Ti:サファイヤ
Co-MgF2
Cr-GSGG
エメラルド
プロフスカイト
ドープ材の励起準位の内、レーザ下準位のフォノン帯(振動バンド)を利用して連続的な波長を発振している。結晶の温度上昇により、長波長側にシフト。いずれも、赤色〜赤外域
OPO非線形光学結晶を多数用いた複雑な光学系を駆使して、光パラメトリック効果で波長を変化させる
自由電子レーザ相対論的速度をもつ電子ビームからの誘導放出を用いたレーザ。変動する磁場又は、マイクロ波などの高周波電磁波と電子ビームとの相互作用によりレーザ光を発振、回折格子などを用いた共振器で増幅し、その光を逆に光を発生している自由電子に相互作用させ、誘導放出を増幅する。電子の加速エネルギーにより波長を赤外から紫外まで変化させることができる。理論的効率が高いが、現在実用化研究段階。

また、レーザではないけれど、赤外から軟X線領域まで自由に光を利用できる光源として、シンクロトロン放射(SOR)装置が存在します。これは、直径十数メートルのストレージリング中に溜めた、シンクロトロンから注入された数百メガから数ギガeVの超高速電子ビームが、磁場で運動方向を変える際に発生する角運動エネルギーの変化量が接線方向への光放射となる現象を利用して最高で0.044nm(SPring-8、西播磨)の光をグレーティングなどを利用して取り出せる画期的な光源です。リングを回転する電子をbanchに分割してのパルス光ですが、誘導放出を利用しないインコヒーレントな光なのでレーザーとは言えません。



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