レーザー加工機(カッター) レーザー光の基礎のきそ 単色性編

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レーザー光とは

基礎

レーザー加工機(カッター) レーザー光の基礎のきそ 指向性、コヒーレント編
CO2レーザー加工機(カッター) 構造編 レーザー管

はじめにレーザー光と太陽光の違いを見ていきましょう。そもそも「LASER」とは「Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation」の略です。放射の誘導放出による光の増幅という意味ですが、人工的に作られた光ということが分かります。
レーザーの主な特徴として以下が挙げられます。

  • 単色性
  • 指向性
  • コヒーレント

上記の特性を生かし、レーザー加工機(カッター)やレーザーマーカーや医療系レーザーは使われております。特にレーザー加工機(カッター)の構造はとても分かりやすく、レーザー光を理解するには優れています。

単色性

レーザー光と太陽光を比べてみましょう。
太陽光はは様々な色の波長が合わさっていて白色に見えています。太陽光をプリズムに通すとそれぞれの色が違った角度で屈折するため虹色になります。一方、レーザー光は単色なのでプリズムに通しても色が変わることはなく、すべての光が同じ角度で屈折します。この特性を利用してレーザー加工は行われます。

屈折

レーザー管から放出されたレーザー光はパワー密度も低いままです。そのため、集光レンズという特殊な凸レンズを使います。レーザー光を集光し、より強力な光にさせて物質を加工させるものがレーザー加工機です。レーザー加工機は、レーザー光の波長やパワー、レーザー発振器の違いによりとても多くの種類が販売されています。レーザー加工機の自作によく用いられるのは、購入がしやすいCO2レーザーや近年にハイパワー化が進んでいるレーザーダイオードを用いたものが圧倒的に多いです。CO2レーザーでは木材やアクリルなどの切断に、レーザーダイオードでは紙や布の切断、レーザー刻印への使用に適しています。

レーザー加工への利用

自作・DIYの小さいレーザーカッターに使うようなレーザーダイオードは、445nmの青色や650nmの赤色を使用することが多くみられます。30Wを超えるようなレーザー加工機ではCO2レーザーを使うことが多く、その波長は10,600nmとなっています。赤外のとても波長の長い光のため目に見えません。YAGレーザーなどは1064nm、第二高調波532nm、第三高調波355nmとなっています。レーザー加工機ではハイパワーに集光された光を必要とするため単色性などの扱いやすい光が必要となります。固体や気体、半導体など様々なものからレーザー光は作られています。

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