レーザーとレーザーマーキングの基礎知識レーザーの特徴

1）ビーム指向性指数発散角θ

 

 

レーザビーム発散角θItは、図1〜図13に示すように、ビームの中心からの発散レベルを測定する指標である。通常，発散角はビーム指向性の定量的指標と考えられる。

 

 

1）ビーム単色度指数−スペクトル線幅

 

 

光の色は光の波長（または周波数）で決まる。単一波長（または周波数）の光は単色光と呼ばれ、単色光を発する光源はクリプトンランプ、アンモニアランプ、ネオンランプ、水素ランプ等の単色光源と呼ばれる。

 

 

真の単色光源は存在せず、その波長（または周波数）は常にある分散範囲を有する。例えば、ネオンランプの単色赤色光は非常に良好であり、スペクトル線幅範囲は依然として0.00001 nmである。

 

 

波長（または周波数）の変動範囲は、スペクトル線幅と呼ばれ、図1−14に示すように表される。一般的に、光源のスペクトル線幅をビーム単色性の定量的指標とする。スペクトル線幅が小さいほど、光源の単色性は良好である。

 

 

クリプトンランプは良好な単色度を有する。発光波長は605.8 nm，スペクトル線幅は4 . 7×1（104 nm）である。波長632.8 nmのHe - Neレーザによるレーザスペクトル線幅は108 nm以下であり、その単色性はクリプトンランプ105よりも105である

 

 

回。

 

 

レーザ光の単色性は任意の単色光源をはるかに越えていることが分かる。

 

 

1）コヒーレンス長L

 

 

同じ周波数、同じ振動方向と一定の位相差を持つ2つの光をコヒーレント光と呼ぶ。

 

 

光のコヒーレンス長は光のスペクトル線幅に関連したコヒーレンス長lで表される。スペクトル線幅が小さいほど△ すなわち、コヒーレンス長Lは長くなる。

 

 

2 )レーザ光のコヒーレンス長

 

 

ネオンランプやナノランプなどの通常の単色光源のスペクトル線幅は10−3である。10〜2 nmの範囲では、コヒーレンス長は1 mmから数センチメートルの範囲である。he‐neレーザのスペクトル線幅は108 nm以下で，コヒーレンス長は数十kmに達する。

 

 

レーザ光のコヒーレンスは任意の単色光源をはるかに越えていることが分かる。

 

 

1）ビーム輝度指数−光パワー密度

 

 

ビームの明るさは、単位面積上のある方向の単位平面角で光源によって発せられるパワーである。光／スポット領域として簡単に述べ，単位はw／cm 2である。ビーム輝度は、実際に光パワー密度の別の表現であることが分かる。

 

 

レーザ光の全出力パワーは小さいが、ビームの発散角が小さいため輝度も高い。例えば、発散角が180°から0.18°に減少すると、図1〜図15に示すように、輝度を100万倍向上させることができる。

 

 

パルスレーザのパワーは，一様パワー密度とピークパワー密度に分けられる。

 

 

均一電力密度＝均一電力（パワーメータで測定した電力）／スポット面積のピーク電力密度＝均一電力x単位時間／繰返し周波数／パルス幅／スポット面積

 

 

4 ) Qスイッチング技術によるパルス幅の短縮

 

 

パルスレーザのスペクトル輝度は白熱電球より2×1020倍高いことが分かった。