Yagレーザーはどのようにして緑色の光を生成するのか？高出力可視光レーザーのための周波数倍増技術の習得

YAGレーザーは緑色の光を生成しますが、それは周波数倍増として知られるプロセスを介して間接的に行われます。標準的なYAGレーザーは自然に1μm帯の不可視赤外線を放出するため、この出力を特殊な光学部品に通して、長い赤外線波長を可視の緑色スペクトルに変換する必要があります。

YAGレーザーは基本的に赤外線デバイスですが、高強度の緑色光を生成するための優先的なエンジンとなっています。周波数倍増器を利用してビームを改変することにより、この方法は直接緑色発光が可能なレーザーでは達成できない出力レベルを解き放ちます。

変換の物理学

赤外線から始める

この技術の基盤は、ネオジム添加（Nd:YAG）またはイッテルビウム添加（Yb:YAG）結晶にあります。これらの材料はレーザーシステムのアクティブゲイン媒質です。

これらは自然に緑色の光を放出しません。代わりに、1μmの赤外線領域で動作し、人間の目には見えないビームを生成します。

周波数倍増の適用

この不可視ビームを可視ビームに変換するために、赤外線出力は周波数倍増器を通して導かれます。

これは非線形光学部品であり、元の周波数の高調波を効果的に生成します。周波数を2倍にすることで、波長は半分になります。

YAGレーザーの標準的な1064nmの赤外線波長が半分になると、532nmになります。この特定の波長は、人間の目には明るい緑色の光として認識されます。

このアプローチが標準である理由

電力制限の克服

なぜ技術者は直接緑色光を放出するレーザーを使用しないのか疑問に思うかもしれません。その答えは電力スケーリングにあります。

直接発光する緑色レーザーは、高ワット数を生成しようとする際に、しばしば重大な物理的制限に直面します。通常、それらはより低い出力レベルで頭打ちになります。

赤外線効率の活用

対照的に、YAGレーザーは強力な赤外線ビームを生成するのに非常に効率的です。

この堅牢な高出力赤外線源を取得し、それを変換することで、技術者は直接発光技術では不可能な、はるかに高い出力レベルの緑色光を生成できます。

トレードオフの理解

システムの複雑さ

YAGソースを使用するには、多段光学セットアップが必要です。単一のエミッターではなく、赤外線ソースと周波数倍増結晶間の正確なアライメントを必要とするシステムを扱っています。

変換効率

赤外線から緑色への変換は、エネルギーチェーンの追加ステップです。

効果的ではありますが、このプロセスは避けられない非効率性を伴います。つまり、変換損失のため、出力される緑色光の電力は入力される赤外線電力よりも常に低くなります。

アプリケーションに最適な選択

YAGレーザーの仕組みを理解することで、特定の電力要件に最適なツールを選択できます。

高出力が最優先事項の場合：周波数倍増YAGシステムに依存してください。それらは、高強度の緑色光レベルを達成するための唯一の実行可能な方法です。
システムアーキテクチャが最優先事項の場合：ネイティブの緑色ソースではなく、二次的な変更ステージを備えた赤外線レーザーを展開していると認識してください。

赤外線YAGレーザーの生のパワーと周波数倍増の物理学を活用することで、直接緑色発光の固有の制限を回避できます。

概要表：

特徴	赤外線フェーズ（オリジナル）	緑色光フェーズ（変換後）
波長	1064 nm	532 nm
可視性	不可視（近赤外線）	可視（明るい緑色）
メカニズム	Nd:YAG/Yb:YAG結晶	周波数倍増結晶
電力ポテンシャル	非常に高い	高い（緑色スペクトルに最適）
主な用途	深部組織/産業用	色素除去/血管療法

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