固体レーザ

固体レーザのレーザ媒体は、光学的に透明で均一であることが求められ、
主には結晶やガラスなどの固体材料を使われ、ネオジウムイオン(Nd3+)や
イットリビウムイオン(Yb3+)が添加されている。
一方、固体レーザの励起方式はランプもしくはLD(半導体レーザ)光源による光励起によって
行われる。

ここでは、励起方式について説明する。

励起方式の違い

ランプ励起とは、励起光源にランプを使用してレーザ媒体を励起する励起方法である。

ランプ励起の特徴は、ランプ自体が安価なため、レーザ発振器としての価格も安価になる。
ただし、ランプ光をレーザ光に変換するにあたっての変換効率が低い。
そのため共振器内で膨大な熱量が発生し、レーザ光のビーム品質が低く、レーザ出力安定性が
不安定になりやすい。

また、消費電力や冷却容量が大きくなるためレーザ出力が大きくなればなるほどランニングコストが
問題になりやすい。

LD励起とは、励起光源にLD(半導体レーザ)を使用してレーザ媒体を励起する励起方法である。

LD励起の特徴は、YAG結晶の吸収帯にあった励起光を発振するため効率よく『励起光-レーザ光』
の変換が行われる。
そのため、ビーム品質や出力安定性が高く、レーザ発振器の性能と信頼性がランプ励起と
比べると高い。

一方でLDのコストはランプと比較すると桁違いに高く、レーザ発振器も高価となるため
ランプ励起との使い分けが求められている。

ランプ励起レーザの特徴

ランプ励起方式のレーザ発振器の特徴は、一般的にパルス幅がミリ秒から連続波と長く、
繰返し周波数が低いが出力エネルギーが高い。
またビーム品質はマルチモードとなり、レーザ光を小さく絞ることが不得意である。
そのため微細加工用途にはあまり利用されず、溶接などの熱加工に多く利用されている。

LD励起レーザの特徴

LD励起方式のレーザ発振器の特徴は、一般的にパルス幅がナノ秒からピコ、フェムト秒と短いため、
アブレーション加工に適している。

また、繰り返し周波数が高いため高速加工に向いており、ビーム品質がよいため、
レーザ光を小さくきれいに絞ることができる。

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