銅蒸気レーザー

このページでは、銅を蒸発させて蒸気にさせたものを媒質とする気体レーザー「銅蒸気レーザー」について解説しています。レーザー加工の種類や内容を比較検討したい方は、ぜひ参考材料としてご活用ください。

銅蒸気レーザーとは

蒸気レーザーとは、金属を蒸発させた蒸気を媒質にする気体レーザーです。

金属蒸気が充満したレーザーチューブ（プラズマチューブ）内で放電現象を発生させると、金属蒸気原子が励起されて、基底状態へ落ちる際にレーザーが放出されます。

銅蒸気レーザーでは、金属素材として銅を活用した蒸気レーザーとなります。

銅蒸気レーザーはレーザーの出力が強く、発振波長は511nmと578nmの2種類になることが特徴です。蒸気温度が高くなれば578nmの発信が強化されることも特徴です。

銅蒸気レーザーの構成

銅蒸気レーザーでは、ネオンガスを利用して金属蒸気を発生させます。

銅を融点付近まで加熱した上で、レーザーチューブ内のネオンガスの放電によってプラズマチューブ内の温度を上昇すると、銅が約1400度に達した時点で金属蒸気がチューブ内に充満してレーザーが発振するという仕組みです。

蒸気レーザーの媒質としては金が使用されることもありますが、コスト的に大きくなりやすいといった問題があり、一般的には銅を使った銅蒸気レーザーが利用されます。

銅蒸気レーザーの特徴

銅蒸気レーザーはパルス発振に適した気体レーザーであり、さらにCLBOやBBPといった非線形光学結晶を媒介させることで高調波へ変換して利用することも可能です。

パルス発振の銅蒸気レーザーは、レーザーとしての平均出力が低くとも、エネルギーを集中させることでピークエネルギーが非常に高くなるため、例えばレーザー切断や穴あけ加工といった金属への加工も容易に行えることが重要です。

制御しやすいこともメリットの1つであり、銅蒸気レーザーは幅広い分野で活用されています。

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銅蒸気レーザーの応用

ピークエネルギーが大きく、アルゴンレーザーなどと比べるとピークパワーにおいて非常に優れている銅蒸気レーザーは、数十nsパルスという短周期でパルスレーザーを実現させることが可能であり、金属の切断や穴あけなど金属素材へのレーザー加工などで広く利用されています。

光ファイバの溝形成やコンデンサの切断、フィルタ製作といった用途の他にも、硬度が高くて加工が困難なダイヤモンドのレーザー加工に用いられることもあります。

その他、パルス発振を応用させた高速度カメラ用の光源になることもあるでしょう。