レーザーの原理と種類

原則と種類レーザ
レーザーとは何ですか？
レーザー(誘導放出による光増幅)；より理解を深めるために、下の画像をご覧ください。

高いエネルギーレベルにある原子は、自発的に低いエネルギーレベルに遷移し、光子を放出します。このプロセスは自発放射と呼ばれます。
ポピュラーとは、地面にあるボールが最も適した位置にあり、外力（ポンピングと呼ばれる）によって空中に押し上げられた後、外力が消えた瞬間にボールは高高度から落下し、一定量のエネルギーを放出する、と理解できます。ボールが特定の原子である場合、その原子は遷移中に特定の波長の光子を放出します。

レーザーの分類
人々はレーザー発生の原理を習得し、さまざまな形式のレーザーの開発を始めました。レーザーの作業材料に応じて分類すると、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザーなどに分類できます。
1、ガスレーザーの分類：原子、分子、イオン。
ガスレーザーの作動物質はガスまたは金属蒸気であり、レーザー出力の波長範囲が広いのが特徴です。最も一般的なのはCO2レーザーで、CO2を作動物質として用い、放電励起により10.6μmの赤外線レーザーを生成します。
ガスレーザーの作動物質がガスであるため、レーザー全体の構造が大きすぎ、また出力波長が長すぎるため、材料加工性能は良好ではありませんでした。そのため、ガスレーザーはすぐに市場から淘汰され、特定のプラスチック部品のレーザーマーキングなど、特定の用途にのみ使用されるようになりました。
2, 固体レーザー分類：ルビー、Nd:YAGなど
固体レーザーの作動材料はルビー、ネオジムガラス、イットリウムアルミニウムガーネット（YAG）などであり、これは材料の結晶またはガラスにマトリックスとして均一に組み込まれた少量のイオンであり、活性イオンと呼​​ばれます。
固体レーザーは、作業物質、ポンピングシステム、共振器、冷却およびフィルタリングシステムで構成されています。下の画像の中央にある黒い四角はレーザー結晶で、淡い色の透明ガラスのように見え、希土類金属がドープされた透明結晶で構成されています。これは、希土類金属原子の特殊な構造であり、光源によって照射されると粒子の反転分布を形成し（地面にある多くのボールが空中に押し上げられると理解してください）、粒子が遷移するときに光子を放出し、光子の数が十分である場合、レーザーが形成されます。放出されたレーザーが一方向に出力されることを保証するために、フルミラー（左のレンズ）と半反射出力ミラー（右のレンズ）があります。レーザーが出力されると、特定の光学設計を経て、レーザーエネルギーが形成されます。

3, 半導体レーザー
半導体レーザーは、簡単に言えばフォトダイオードです。ダイオードにはPN接合があり、一定の電流を加えると半導体内の電子遷移が形成され、光子が放出されてレーザー光が出力されます。半導体から放出されるレーザーエネルギーが小さい場合、低電力半導体デバイスをレーザーのポンプ源（励起源）として使用することができます。ファイバーレーザー、ファイバーレーザーが形成されます。半導体レーザーの出力をさらに高め、材料加工に直接出力できるレベルまで高めると、ダイレクト半導体レーザーになります。現在、市販されているダイレクト半導体レーザーは10,000ワットレベルに達しています。

上記のレーザーに加え、液体レーザー（燃料レーザーとも呼ばれる）も発明されています。液体レーザーは、固体レーザーよりも体積と作動物質が複雑であるため、ほとんど使用されていません。