レーザー発振器とは

レーザーは指向性と単色性に優れたコヒーレント光であり、発振器は媒質、励起源、共振ミラーから構成されます。 これら 3 つの部分を合わせて共振器と呼びます。 発振器に使用される媒質の違いにより、気体レーザー、固体レーザー、液体レーザー、半導体レーザー、ファイバーレーザーなどに分類されます。 光の伝送方式にはCW（連続波）発振、パルス発振、Q-SW（Qスイッチ）パルス発振などがあります。

1. 励起状態と遷移
レーザー発振器の動作は、レーザー媒体の原子（または分子）を励起状態にすることから始まります。励起源（ランプやレーザー半導体）をレーザー媒体に照射すると、原子は低エネルギー状態から高エネルギー状態に移行し、この高エネルギー状態が励起状態です。この励起状態は不安定で、原子は低エネルギー状態に戻る際にエネルギー差に相当する光を放出します。この現象を自然放射と呼びます。さらに、励起状態の原子や分子に特定の波長の光を照射すると、その光の強さに比例して光を放出する現象が起こります。これを誘導放出と呼びます。

2. 光の増強
放出された光は共振ミラーで反射され、再びレーザー媒体に戻されます。この過程でさらに多くの光を誘導放出させ、光の強度が増強されます。この往復が何度も繰り返され、光の強度が一定のレベルに達すると、部分透過ミラーを通じてレーザー光が外部に発振されます。

3. レーザー発振器の構造
レーザー発振器は、励起源（例えばランプやレーザー半導体）と共振器（光の強度を増加させる部分）から成ります。共振器はレーザー媒体（ガスや結晶などの固体物質）と共振鏡で構成されます。構造上、励起源はレーザー媒体を照射できるように配置され、媒体は両側から共振鏡に挟まれています。この共振鏡の片方は部分透過鏡で、もう片方は全反射鏡です。

4. その他
パルス発振
パルス発振は、時間変化に伴いレーザー出力が変化する方式です。レーザー溶接では、断続的なビードが形成されます。これにより、溶接全体の入熱量を抑えることができ、加工物の熱変形を少なくすることが可能です。

Q-SWパルス発振
Q-SW（Q-Switched）パルス発振は、レーザー媒体内で十分に反転分布が起こるまで待ち、一気にレーザーを発振させることで高出力のレーザーを生成する方式です。この方法は、電子部品や半導体部品などの精密なマイクロ加工や穴加工に使用されます。

CW発振
CW（Continuous Wave）発振は、連続波のレーザーを発振する方式です。出力が時間と共に変化せず、一定の強度を持ち続けます。レーザー溶接で使用される際には、連続してレーザーを照射するため、溶接部位は一体化され、隙間がなく気密性の高い溶接が可能です。

レーザー発振器の使用用途

レーザーは軍事用途から家電などの民生用途に至るまで、さまざまな分野で使用されています。 レーザー出力や波長などの特性に応じて、目的に応じたレーザーを使用します。 レーザーは身近なところでは以下のような場面で使われています。

※一部商社などの取扱い企業も含みます。