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ガスレーザーは、電流がガスを通して放電され、コヒーレント光を生成するレーザーです。ガスレーザーは最初の連続光レーザーであり、電気エネルギーをレーザー光出力に変換する原理で動作する最初のレーザーでした。最初のガスレーザーであるヘリウムネオンレーザー（HeNe）は、1960年にイランのエンジニア兼科学者アリ・ジャヴァンとアメリカの物理学者ウィリアム・R・ベネット・ジュニアによって共同発明されました。これは、1.15マイクロメートルのスペクトルの赤外線領域でコヒーレント光線を生成しました。[1]
ガスレーザーの種類
さまざまなガスを使用するガスレーザーが開発され、さまざまな目的で使用されてきました。
炭酸ガスレーザー（CO2レーザー）は、 9.6μmと10.6μmで 数百キロワット[2]を放射することができ、切断や溶接などの産業用途でよく使用されています。CO2レーザーの効率は10 %以上です。
一酸化炭素レーザー、つまり「CO」レーザーは、非常に大きな出力を得られる可能性がありますが、このタイプのレーザーの使用は、一酸化炭素ガスの毒性によって制限されます。人間のオペレーターは、この致命的なガスから保護されなければなりません。さらに、このガスは、シール、ガスケットなどを含む多くの材料に対して極めて腐食性があります。
ヘリウムネオン (HeNe) レーザーは、キャビティ Q を調整して目的の波長でピークに達するようにすることで、160 種類以上の波長で発振させることができます。これは、ミラーのスペクトル応答を調整するか、キャビティ内に分散要素 (リトロー プリズム) を使用することで実現できます。633 nm で動作するユニットは、低コストでビーム品質がほぼ完璧であるため、学校や研究室で非常によく使用されています。
窒素レーザーは、電気放電によって励起された分子窒素を増幅媒体として使用し、通常 337.1 nm の紫外線範囲で動作します。
TEA レーザーは、通常大気圧以上のガス混合物内での高電圧放電によって励起されます。頭字語「TEA」は、Transversely Excited Atmospheric (横方向励起大気) の略です。
化学レーザー
化学レーザーは化学反応によって発電され、連続動作で高出力を達成できます。たとえば、フッ化水素レーザー(2.7～2.9 μm) とフッ化重水素レーザー(3.8 μm) では、反応は水素または重水素ガスと三フッ化窒素中のエチレンの燃焼生成物の組み合わせです。これらはGeorge C. Pimentelによって発明されました。
化学レーザーは化学反応によって発電され、大量のエネルギーを素早く放出します。このような非常に高出力のレーザーは、特に軍事分野で注目されています。さらに、ガス流によって供給される非常に高出力の連続波化学レーザーが開発され、いくつかの産業用途に使用されています。
エキシマレーザー
エキシマレーザーは、励起二量体またはエキシマーを伴う化学反応によって駆動されます。エキシマーは、少なくとも1つが励起電子状態にある2つの種（原子）から形成された短寿命の二量体またはヘテロ二量体分子です。エキシマレーザーは通常紫外線を生成し、半導体フォトリソグラフィーやレーシック眼科手術に使用されます。一般的に使用されるエキシマ分子には、F 2（フッ素、157 nmで発光）や希ガス化合物（ArF [193 nm]、KrCl [222 nm]、KrF [248 nm]、XeCl [308 nm]、XeF [351 nm]）があります。[3]
イオンレーザー
アルゴンイオンレーザーは、351～528.7 nm の範囲の光を放射します。光学系とレーザー管に応じて、使用できるラインの数は異なりますが、最も一般的に使用されるラインは 458 nm、488 nm、および 514.5 nm です。
金属蒸気レーザー
金属蒸気レーザーは、典型的には紫外線波長を生成するガスレーザーです。ヘリウム銀（ HeAg ）224 nm、ネオン銅（NeCu）248 nm、ヘリウムカドミウム（HeCd）325 nmがその例です。これらのレーザーは、3 GHz（500フェムトメートル）未満の 特に狭い発振線幅を持ち、 [4]蛍光抑制ラマン分光法 での使用に適しています。
銅蒸気レーザーは、緑色（510.6 nm）と黄色（578.2 nm）の2つのスペクトル線を持ち、可視スペクトルの中で最も効率が高く、最も強力なレーザーです。[5]
利点
アプリケーション
- He-Neレーザーは主にホログラムの作成に使用されます。
- レーザー印刷では、感光材料に書き込むための光源として He-Ne レーザーが使用されます。
- He-Neレーザーは、店頭の商品に印刷されているバーコードの読み取りに使用されていましたが、現在ではレーザーダイオードに大きく置き換えられています。
- パルス色素レーザーポンピングには窒素レーザーとエキシマレーザーが使用される。[6]
- イオンレーザー（主にアルゴン）はCW色素レーザーポンピングに使用されます。[6]
参照
参考文献
- ^ Willett, Colin S.; Haar, D. Ter (2014年5月17日). ガスレーザー入門. Elsevier Science. p. 407. ISBN 9781483158792。
- ^ 「空軍研究所の高出力 CO2 レーザー」。Defense Tech Briefs。2007年 6 月 7 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Schoocker, D. (1998).ユーロレーザーアカデミーハンドブック. Springer. ISBN 0-412-81910-4。
- ^ 「Deep UV Lasers」（PDF） 。Photon Systems、カリフォルニア州コヴィナ。 2007年7月1日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2007年5月27日閲覧。
- ^ 遠藤正盛;ウォルター、ロバート F. (2018 年 10 月 3 日)ガスレーザー。 CRCプレス。 p. 451.ISBN 9781420018806。
- ^ ab Duarte, FJ (2003).チューナブルレーザー光学. Elsevier Academic. ISBN 0-12-222696-8。
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