ファイバーパルスレーザーはレーザー装置希土類イオン（イッテルビウム、エルビウム、ツリウムなど）を添加した光ファイバーを利得媒体として使用する。これらは、利得媒体、光共振器、および励起光源から構成される。そのパルス生成技術は、主にQスイッチング技術（ナノ秒レベル）、アクティブモード同期（ピコ秒レベル）、パッシブモード同期（フェムト秒レベル）、および主発振電力増幅（MOPA）技術を含む。
産業用途としては、金属切断、溶接、レーザー洗浄、新エネルギー分野におけるリチウム電池のTAB切断などがあり、マルチモード出力は1万ワットレベルに達します。ライダー分野では、高パルスエネルギーと目に安全な特性を持つ1550nmパルスレーザーが、測距システムや車両搭載レーダーシステムに用いられています。
主な製品タイプには、Qスイッチ型、MOPA型、高出力ファイバーなどがあります。パルスレーザーカテゴリー:
1. Qスイッチファイバーレーザー：Qスイッチングの原理は、レーザー内部に損失調整可能なデバイスを追加することです。通常、レーザーは大きな損失を持ち、光出力はほとんどありません。極めて短い時間内にデバイスの損失を低減することで、レーザーは非常に強力な短いパルスを出力できるようになります。Qスイッチファイバーレーザーは、能動的または受動的に実現できます。能動的な技術では、通常、共振器内に強度変調器を追加してレーザーの損失を制御します。受動的な技術では、飽和吸収体や、誘導ラマン散乱や誘導ブリルアン散乱などの非線形効果を利用してQ変調機構を形成します。Qスイッチング方式で生成されるパルスは、一般的にナノ秒レベルです。より短いパルスを生成する場合は、モード同期方式で実現できます。
2. モード同期ファイバーレーザー：アクティブモード同期またはパッシブモード同期方式により、超短パルスを生成できます。変調器の応答時間により、アクティブモード同期で生成されるパルス幅は一般的にピコ秒レベルです。パッシブモード同期は、応答時間が非常に短いパッシブモード同期デバイスを利用し、フェムト秒スケールのパルスを生成できます。
ここでは、金型ロックの原理について簡単に説明します。
レーザー共振器には無数の縦モードが存在します。リング状の共振器の場合、縦モードの周波数間隔は /CCL に等しくなります。ここで、C は光速、CL は共振器内を一周する信号光の光路長です。一般的に、ファイバーレーザーの利得帯域幅は比較的大きく、多数の縦モードが同時に動作します。レーザーが対応できるモードの総数は、縦モード間隔 ∆ν と利得媒体の利得帯域幅に依存します。縦モード間隔が小さいほど、媒体の利得帯域幅は大きくなり、より多くの縦モードをサポートできます。逆に、縦モード間隔が小さいほど、サポートできる縦モードの数は少なくなります。
3. 準連続レーザー（QCWレーザー）：連続波レーザー（CW）とパルスレーザーの中間的な動作モードです。周期的な長パルス（デューティサイクルは通常1%以下）によって高い瞬間出力を実現しつつ、平均出力は比較的低く抑えます。連続レーザーの安定性とパルスレーザーのピーク出力の優位性を兼ね備えています。
技術原理：QCWレーザーは連続的に変調モジュールを負荷するレーザ連続レーザーを高デューティサイクルのパルス列に分割する回路であり、連続モードとパルスモード間の柔軟な切り替えを実現する。その核心的な特徴は、「短時間バースト、長時間冷却」機構である。パルスギャップでの冷却により熱蓄積が抑制され、材料の熱変形リスクが低減される。
利点と特徴：デュアルモード統合：パルスモードのピークパワー（連続モードの平均パワーの最大10倍）と連続モードの高効率・安定性を兼ね備えています。
低エネルギー消費：高い光電変換効率と低い長期使用コスト。
ビーム品質：ファイバーレーザーの高いビーム品質は、精密なマイクロ加工を可能にします。
投稿日時：2025年11月10日