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【レーザー】
Laser : Light Amplification by stimulated Emission of Radiation
(誘導放出による光増幅)の頭文字をとったものである。
レーザー光の主な特徴は
単色性:光のスペクトル幅の波長に対する相対比が非常に小さい(He-Ne で≒10^(-6))
指向性:自然光に比べ、遥かに広がらない(He-Ne で広がり角≒10^(-4)rad)
コヒーレント性:等しい位相を持った同一波長の光の放出,すなわち、強い光を得ることが出来る
原理(簡単に)
ある条件においては、原子が外部からのエネルギーによって、コヒーレントな光を発生しそれが連鎖的に起こることがある。これによりコヒーレントな光が合わさりさらに強いコヒーレントな光を得ることが出来る。これを誘導放射と呼ぶ。もちろん、効率(入力エネルギーに対する出力光エネルギー)は10%に満たない。
さらに、レーザーとしての充分な強度の光を得るために、平行平面鏡の間に光を閉じ込めて往復させ(共振器)、増幅する。これも、コヒーレントだからこそ出来ることである。これを「レーザー発振」と呼ぶ。
歴史
まずメーザー(Maser:Microwave)の研究がなされ、それに続いて更に波長が短いLaserの発振が1960年メイマン(米)によってルビーレーザー(固体レーザー)としてもたらされた。さらに、He-Neなどの気体レーザが開発された。
そして、人類に最も貢献したと思われるのが、半導体レーザー(1970年)である。光エレクトロニクスという一大分野を作り出した。光通信や光学ディスクの光源としてお馴染みである。
現在存在する主なレーザーは材料から大きく分けて
固体レーザー:主に光励起 可視〜近赤外領域 波長可変なレーザ有
AL-1の目標追跡・誘導用レーザーは、「LD(LaserDiode?:半導体レーザー)光励起によるYb:YAGレーザー」であり、波長可変な固体レーザー。(Yb:YAGレーザーは赤外光(1.030μm付近)かつ比較的高効率大出力で一般的なレーザー)。
気体レーザー:主に放電励起 紫外〜遠赤外 波長が豊富だがレーザー利得が小さい
AL-1の測距用レーザーは、CO2レーザー。(CO2レーザーは遠赤外光(≒10.6μm)かつ高効率大出力で、He-Ne程ではないが、一般的なレーザー)。AL-1の迎撃レーザーである酸素沃素化学レーザもこの範疇に入る。
液体(色素)レーザー:光励起 波長可変 紫外〜近赤外 気体レーザーに比べて優れている点は、溶媒を変える(この作業は煩雑ではあるが)ことにより波長を容易に変えられる特性である。主に医療用に使われている。
半導体レーザー:他のレーザーに比べ 小型、高効率、低電圧、低消費電力、長寿命、低出力
[一般的]III-V族化合物半導体0.6〜1.6μm [特定分野]PbSSe系半導体3〜30μm(波長可変) さらに非線形光学結晶を使って波長を変換できる。
III-V族ではGaAlAs?(YAGレーザー励起・レーザープリンタ等)やInGaAsP(光ディスク・ファイバー等),GaN(研究中)がある。発光ダイオードによく似ている。
軍事用途の観点からは、光通信・距離測定・レーザーレーダー・ミサイル誘導・破壊[殺人]光線 などとして広く利用されている。