【レーザ】マイクロチップレーザ

概要

マイクロチップレーザは、非常に小型のレーザであり、高密度の情報処理やセンシングなどに広く使用されます。通常、固体レーザまたは半導体レーザであり、非常に短いパルス幅を生成することができます。これにより、高密度の情報処理に適しています。

マイクロチップレーザの開発には、レーザ加工技術、半導体技術、光学技術など、多くの技術分野が関わっています。現在、マイクロチップレーザは、データストレージ、通信、センサー、生物医学分野で使用されています。

マイクロチップレーザは、1980年代初頭に最初に開発され、その後、センサーや生物医学分野など、他の分野でも使用されるようになりました。マイクロチップレーザの特徴は、小型であることと、非常に短いパルス幅を生成できることです。これにより、高速で正確な光パルスを生成することができ、情報処理やセンシングなど、多くの分野で重要な役割を果たしています。

原理

マイクロチップレーザは、固体レーザまたは半導体レーザの一種で、その原理は一般的なレーザ発振に基づいています。レーザ発振は、活性媒体（レーザ媒体）に光を注入し、光の共鳴を利用して光を増幅し、最終的にレーザ光を発生させる過程です。

マイクロチップレーザの場合、通常、レーザ媒体は非常に小型化されており、微小なマイクロチップの上に配置されています。レーザ媒体は、通常、固体レーザの場合にはNd:YAG（ネオジウムドープイットリウムアルミニウムガーネット）やNd:YVO4（ネオジウムドープイットリウムバナジウム酸化物）などが使用され、半導体レーザの場合には、ガリウムアルセニド（GaAs）やガリウム砒素化合物（GaInAs）などが使用されます。

レーザ発振には、媒体に光を注入することが必要です。これは、通常、光ファイバーやレーザーダイオードなどの光源を使用して行われます。光源から出力された光は、レンズやミラーなどの光学素子によってレーザ媒体に注入されます。レーザ媒体内の光は共鳴し、媒体内で反射され、増幅され、最終的にレーザー光が発生します。

特長

マイクロチップレーザの特長には、以下のようなものがあります。

1. 小型化: マイクロチップレーザは非常に小型であり、一般的に数mmから数cm程度のサイズです。これは、半導体技術を使用して製造されるためで、従来のレーザよりもはるかにコンパクトであることが特徴です。
2. 高出力: マイクロチップレーザは非常に高い出力を発揮することができます。このため、レーザ加工やレーザ治療など、高出力が必要な分野で広く使用されています。
3. 高効率: マイクロチップレーザは、効率的に光を発生させることができます。また、省エネルギーであるため、環境に優しいエネルギー源として注目されています。
4. 短いパルス幅: マイクロチップレーザは、短いパルス幅を生成することができます。これは、短時間の間に高出力の光を発生させることができるため、レーザ加工やレーザ治療など、精密な光学的操作が必要な分野で広く使用されています。
5. 高い信頼性: マイクロチップレーザは、半導体技術を使用して製造されるため、信頼性が高く、長期間安定した性能を維持することができます。
6. 多様な波長: マイクロチップレーザは、様々な波長を発生することができます。これにより、幅広い応用分野に対応することができます。
7. 安価: マイクロチップレーザは、半導体技術を使用して製造されるため、従来のレーザに比べて安価であることが特徴です。これは、レーザ加工や光通信など、大量生産が必要な分野で広く使用される理由の一つです。

以上のような特徴を備えたマイクロチップレーザは、幅広い応用分野で使用されています。

歴史

マイクロチップレーザの歴史は、1960年代に固体レーザ技術が発展したことに始まります。当時、最初のレーザは、ルビーレーザやNd:YAGレーザのような固体レーザでしたが、これらのレーザは非常に大きく、高価でした。その後、1970年代には半導体レーザ技術が発展し、より小型かつコスト効率が高いレーザを作成することができるようになりました。

1990年代以降、マイクロチップレーザの開発が進み、研究者たちはさまざまなレーザ媒体を使用して、より小型で高性能なレーザを作成する方法を模索しました。特に、Nd:YVO4を使用したレーザは、高出力、高効率、高信頼性、短いパルス幅などの特徴を備えていたため、広く使用されるようになりました。

2000年代には、マイクロチップレーザは、多様な応用分野で使用されるようになりました。たとえば、医療分野では、マイクロチップレーザを使用して、レーザ治療や光凝固療法などが行われています。工業分野では、マイクロチップレーザを使用して、レーザ加工、マーキング、溶接などが行われています。また、マイクロチップレーザは、光学通信、センシング、バイオテクノロジー、量子情報処理などの分野でも使用されています。

参考

マイクロチップレーザ

マイクロチップレーザー

高出力マイクロチップレーザー