ちょっと、そこ！レーザーシステムのサプライヤーとして、私はQスイッチのレーザーシステムがどのように機能するかを分解することに非常に興奮しています。産業製造から医療まで、幅広い用途を備えた魅力的なテクノロジーです。それでは、すぐに飛び込みましょう！
レーザーシステムの基本
Qスイッチレーザーの微妙なグリティに入る前に、レーザーシステムの基本をすばやく見てみましょう。レーザーは、基本的に、刺激放出と呼ばれるプロセスを通じて光の濃縮ビームを生成するデバイスです。この光は一貫性があるためユニークです。つまり、すべての光波が互いに位相内にあることを意味し、単色であることを意味します。つまり、単一の波長を持っています。
典型的なレーザーシステムは、アクティブな媒体、ポンプ源、光学響きの3つの主要なコンポーネントで構成されています。活性培地は、レーザー光を生成する材料です。結晶やガラス、液体、またはガスのような固体である可能性があります。ポンプ源は、活性培地の原子または分子を励起するために必要なエネルギーを提供します。このエネルギーは、フラッシュランプ、電気放電、その他のレーザーなどのさまざまなソースから生まれます。光共振器は、活性媒体を通って光を前後に反射するミラーのペアであり、プロセスでそれを増幅します。
Qスイッチとは何ですか？
それでは、Qスイッチについて話しましょう。 Qスイッチングは、高出力の短時間のレーザーパルスを生成するために使用される手法です。通常のレーザーシステムでは、レーザー出力は連続的であるか、比較的長いパルス期間があります。しかし、レーザーマーキング、レーザー掘削、レーザータトゥーの除去など、一部のアプリケーションでは、短期間で非常に高いピーク電力が必要です。それがQスイッチングが登場するところです。
Qスイッチングの「Q」は品質係数を表しています。これは、光学式共振器がエネルギーをどれだけうまく貯蔵できるかを測定します。 Qスイッチレーザーシステムでは、共振器の品質係数が最初に低く抑えられます。これは、共振器の光が絶えず漏れており、レーザーがレイズしないことを意味します。代わりに、ポンプ源は活性培地の原子または分子を励起し続け、励起状態の大部分を構築します。これは人口の反転と呼ばれます。
十分な集団の反転が達成されると、共振器の品質係数が突然増加します。これにより、保存されたエネルギーを1つの高出力パルスで放出できます。その結果、連続波レーザーの平均出力よりもはるかに高いピーク電力を備えたレーザーパルスができます。
Qスイッチレーザーシステムはどのように機能しますか？
Qスイッチレーザーシステムがどのように機能するかを詳しく見てみましょう。 Qスイッチング技術にはさまざまな種類がありますが、最も一般的なものはアクティブなQスイッチングとパッシブQスイッチングです。
アクティブなQスイッチ
アクティブなQスイッチングでは、外部デバイスが共振器の品質係数を制御するために使用されます。アクティブなQスイッチングに最も一般的に使用されるデバイスの1つは、電気光学モジュレーターです。電気光学モジュレーターは、電界が適用されたときに光の偏光を変更できるデバイスです。
これがどのように機能しますか。電気光学モジュレーターは、光共振器内に配置されます。最初は、変調器に電圧が適用され、それが共振器の光の偏光を変化させます。これにより、光が共振器から反射され、品質係数を効果的に維持します。ポンプ源が活性培地の原子または分子を励起し続けると、集団の反転が蓄積します。
目的の母集団の反転に到達すると、電気光学変調器の電圧が突然除去されます。これにより、光の元の偏光が回復し、共振器の鏡の間で前後に反射することができます。保存されたエネルギーは、高出力パルスで放出されます。
アクティブなQスイッチングに使用できるもう1つのデバイスは、音響オプション変調器です。音響光学モジュレーターは、音波を使用して回転光を回転させます。音波をモジュレーターに適用することにより、共振器の光を共振器から回折して、品質係数を低く抑えることができます。音波がオフになると、光は共振器に自由に伝播し、蓄積されたエネルギーをパルスで放出します。
パッシブQスイッチング
パッシブQスイッチングでは、共振器の品質係数を制御する外部デバイスはありません。代わりに、飽和吸収体が使用されます。飽和吸収体は、低強度で光を吸収しますが、高強度で透明になる材料です。
飽和吸収体は光学響き内に配置されます。当初、共振器の光は強度が低いため、飽和吸収体に吸収されます。これにより、共振器の品質係数が低くなり、レーザーはレイズしません。ポンプ源が活性培地の原子または分子を励起し続けると、集団の反転が蓄積します。
集団の反転が十分に高くなると、共振器の光の強度が増加し始めます。強度が特定のレベルに達すると、飽和吸収体は透明になります。これにより、ミラーの間で光を前後に反射し、高出力パルスで蓄積されたエネルギーを放出します。
Qスイッチレーザーシステムのアプリケーション
Qスイッチレーザーシステムには、幅広いアプリケーションがあります。ここに最も一般的なものがあります：
産業用アプリケーション
産業部門では、Qスイッチレーザーがレーザーマーキング、レーザー掘削、レーザー切断に使用されます。レーザーマーキングは、レーザーを使用して材料の表面に永久マークを作成するプロセスです。 Qスイッチレーザーは、金属、プラスチック、セラミックなど、さまざまな材料で高コントラストマークを生成できます。レーザー掘削は、印刷回路基板やタービンブレードなどの材料に小さな穴を作成するために使用されます。 Qスイッチレーザーは、高いアスペクト比で非常に正確な穴を掘削できます。レーザー切断は、金属シートやプラスチックフィルムなどの材料を切り抜けるために使用されます。レーザー切断制御システムの詳細については、レーザー切断制御システムページ。
医療アプリケーション
医療分野では、Qスイッチレーザーがレーザータトゥーの除去、レーザー皮膚リサーフェシング、レーザー眼科手術に使用されます。レーザータトゥーの除去は、高出力レーザーパルスを使用してタトゥーインクを小さな粒子に分割し、体の免疫系によって除去されます。レーザースキンリサーフェシングは、損傷した皮膚の外層を除去することにより、皮膚の外観を改善するために使用されます。 Lasikなどのレーザー眼科手術は、レーザーを使用して角膜を再形成し、視力の問題を正しいものにします。
科学研究
Qスイッチレーザーも科学研究で使用されています。それらを使用して、光学的および機械的特性などの材料の特性を研究することができます。また、光と物質の相互作用の研究である分光法でも使用できます。
Qスイッチレーザーシステムの利点
Qスイッチレーザーシステムを使用することには、いくつかの利点があります。主な利点の1つは、ピークパワーが高いことです。 Qスイッチレーザーによって生成される短期間の高出力パルスは、短期間で大量のエネルギーを提供する必要があるアプリケーションで非常に効果的です。
もう1つの利点は、汎用性です。 Qスイッチレーザーは、固体レーザー、ファイバーレーザー、ガスレーザーなど、さまざまなタイプのアクティブメディアで使用できます。これにより、幅広いアプリケーションで使用できます。たとえば、私たちファイバーレーザーマシン制御システムそしてファイバーレーザー切断モーションコントローラー多くの産業用アプリケーションに人気のある選択肢であるファイバーレーザーを使用するように設計されています。
結論
それで、あなたはそれを持っています！これが、Qスイッチレーザーシステムの仕組みです。これは、さまざまな分野に多くのアプリケーションがある非常にクールなテクノロジーです。産業、医療、科学研究セクターのいずれであっても、Qスイッチレーザーシステムはお客様のニーズに合わせて優れたソリューションになる可能性があります。
レーザーシステムについてもっと知りたい場合、またはアプリケーションでどのように使用できるかについて質問がある場合は、お気軽にご連絡ください。特定の要件に合った適切なレーザーシステムを見つけるのを支援し、調達プロセスを案内します。会話を始めて、私たちがあなたの目標を達成するために協力する方法を見てみましょう。
参照
- Siegman、AE（1986）。レーザー。大学の科学の本。
- Saleh、Bea、＆Teich、MC（2007）。フォトニクスの基礎。ワイリー。
- Demtröder、W。（2010）。レーザー分光法：基本的な概念と計装。スプリンガー。