レーザー光

画像の説明:レーザー光1917 年にアルバート アインシュタイン (1879-1955) によって記述された色は、青、緑、または赤、つまり単一の色で構成されています。 他の色はすべて微妙な色の混合です。 1960年、アメリカの物理学者セオドア・マイマン(1927-2007)は、ルビー結晶を使用して初めてレーザー発光を取得しました。画像出典:astronoo.com

青、緑、または赤の光

自然光または人工光 (日光、白熱灯、LED など) は、すべての色の重ね合わせで構成される光、つまりすべての方向に伝播するカオスな電磁波です。 規則正しく一定の長さの波ではなく、水面を無秩序に打ち付ける波です。

レーザー光（光増幅誘導放射）は、1色を除くすべての色を取り除いた自然光です。

複数の色のレーザーを複数の方向に同時に作成することは可能ですが、最も一般的で最も効率的なレーザーは単色一方向レーザーです。 レーザー光は青、緑、赤のいずれか、つまり単一の色（原色）で構成されています。他の色はすべて混合色 (二次色) です。例: ニンジンは青を吸収するため、その色は青を除くすべての色が微妙に混ざり合ったものになります。

レーザー放射の色を決定するのは、光サイクルの持続時間 (周期と周波数) です。 レーザー光は秩序があり、増幅されれば非常に長距離にわたって歪みなく真っ直ぐに伝播します。

自然光と比較してレーザー光から得られるイメージは、無秩序に移動する群衆とは異なり、歩調を合わせて行進する連隊のイメージです。

刺激光

誘導光は、単一の光子のエネルギーから 2 つの光子の放出によって得られる増幅です。 したがって、レーザー光は容易に操作できるように刺激されます。

鏡のおかげで、望むところに、望むだけ、それを伝播させ、望むだけパワーを高めることができます。 注目すべき例としては、天体観測の調整に使用されるレーザーガイドスターや、核融合のテストに使用される世界で最も強力なメガジュールレーザーがあります。

注： :
の方程式によれば、ジェームズ・クラーク・マクスウェル(1831-1879)、光は自己伝播する電磁横波ですwith electric and magnetic components where the electric and magnetic fields oscillate at right angles to each other and propagate perpendicular to the direction in which they are moving indefinitely unless absorbed by the intervening matter. つまり、電気と磁気のそれぞれの種類の場は、複合構造全体を有限の光の速度で空の空間を通って伝播するために、他の種類の場を生成します。

レーザー光の用途

レーザー光は、パフォーマンスホールの装飾だけに使用されるわけではありません。レーザーの用途は数多くあり、光学式リーダーに搭載されている非常に低出力のダイオード (0.000001 ワット) からメガジュール レーザー (10 ワット) まで多岐にわたります。¹⁵ワット）は、制御された核融合を実験するために設計されました。

レーザー光は私たちの日常生活に侵入しています。スーパーマーケット (バーコード読み取り)、IT (DVD、Blu-ray 読み取り、レーザー プリンター)、情報伝達 (光ファイバー)、物理学での精密測定 (地球と月の距離、原子の写真)、産業 (レーザー距離計、レーダー、レーザー切断、溶接、彫刻)、医療 (眼科手術、皮膚科、メス レーザー)、防衛 (原子力) で使用されています。 兵器シミュレーション）、研究（制御プラズマ核融合）、天文学（衛星上のレーザーテレメトリー、レーザーガイドスターによる補償光学）。

また、メーザーとして知られるマイクロ波（可視スペクトル外）からのコヒーレント不可視レーザーも製造しています。これらのデバイスは、干渉法、計測学、原子時計などのさまざまな先端分野で広く使用されています。メーザーは、高精度の測定や最先端の​​タイミングアプリケーションに不可欠な、非常に安定した正確な電磁波を生成する能力により、これらのアプリケーションで重要な役割を果たします。

レーザーのパワー

出力を高めるために、パルスレーザーも製造しています。

レーザーは断続的に発光するため、非常に速い物理現象を観察することができます。超短時間のフラッシュ光を発することで、高速で移動する物体の超短時間の画像を撮影することができます。たとえば、フェムト秒レーザーはストロボのように機能し、極めて短い露光時間で写真を撮影できます。このためには、非常に強く照らす必要があります。

パルスレーザーの利点は、光を集中させ、非常に短い時間でその出力を増大させる能力にあります。フラッシュ持続時間が短いほど、出力は高くなります。

1 アト秒 (10^-182 番目)、光は原子の直径を移動し、1 秒間に地球と月の距離を移動します。この超短い持続時間は、物質の分子の動き、さらには原子内の電子の動きに適応しています。フェムト秒レーザーを使用すると、大ペタワット システムと同様に、高いピーク パワー (パルスあたり最大 100 ジュール) を達成できます。これらの光のユニークな特性のすべてまたは一部をさまざまな用途に利用しています（研究、産業、生物医学分野）。アト秒レーザーを使用すると、原子核の周りの電子雲を撮影できます。超強力かつ超短の光パルスを成形することで、物質の中心部に侵入することができます。

アト秒レーザーで撮影した電子雲

この一連の画像では、窒素分子 N2 の軌道。最初の画像は計算された画像、2 番目は実験的に再構成された画像、3 番目の画像は理論的に再構成された画像です。

レーザーフラッシュパワーと持続時間の関係

パルスレーザーの出力とフラッシュ持続時間の関係。

E=Pt またはパワー = \(\frac{\text{エネルギー}}{\text{時間}}\)

1 秒で 1 ジュールを集中すると、1 ワット、1 ミリ秒で 1 J、1 キロワット、1 マイクロ秒で 1 J、1 メガワットなどになります。