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Mar 27, 2024

新しいエレクトロニクス

この記事を読んで、さまざまな用途でレーザーがどのように一般的に使用されているかを確認してください。 レーザー技術は、幅広い産業機器や医療機器だけでなく、さまざまな分野の機器でも一般的に使用されています。

この記事を読んで、さまざまな用途でレーザーがどのように一般的に使用されているかを確認してください。

レーザー技術は、幅広い産業機器や医療機器で一般的に使用されているだけでなく、ほぼすべての家庭にある機器でも使用されています。 光ファイバー ネットワーク、レーザー プリンター、レーザー温度計、CD-ROM/DVD ドライブ、バーコード リーダーなど、これらすべてのデバイスにはレーザーが搭載されています。 通常、私たちはレーザーがどのように動作するのか、なぜレーザーがデバイス内に取り付けられているのかなど疑問に思うことはありませんが、このトピックは非常に興味深いため、検討する価値があります。

レーザー光線の起源は 1960 年に遡りますが、その理論モデルはそれよりずっと早い 1917 年に開発されました。当時、有名な科学者アルバート アインシュタインは、最も小さな物質粒子の一部、つまり励起された原子には次のような作用があると結論付けました。光を発する。 しかし、当時、科学者たちはアインシュタインの理論が正しいことを確認するための技術をまだ持っていませんでした。 画期的な進歩は何年も後、つまり 1954 年に起こり、3 人のアメリカの科学者 (チャールズ・タウンソン、ジェームズ・ゴードン、ハーバート・ツァイガー) が原子にマイクロ波を強制的に放射させることに成功しました。 この結果、彼にとって最初のメーザー (放射線の誘導放出によるマイクロ波増幅)、つまり強力で制御可能なマイクロ波ビームを放射する装置の設計が行われました。 この成果により、世界中の研究者がさらなる実験を行うようになりました。 最初のレーザー (放射線の誘導放出による光増幅) が 6 年後に作成されました。 原子に可視光を強制的に放射させた最初の人物は、アメリカの科学者セオドア・メイマンでした。 レーザーの時代は、内部にクロムをドープしたアルミナ結晶 (ルビー) を備えた強力なフォトフラッシュ ランプの爆発によって始まりました。

この質問に対する最も単純ですが、最も不正確な答えは、レーザーが光ると言うことです。 しかし、レーザーが光るのであれば、教室や会議室でレーザー ポインターを起動すると、画面上に 1 つの点しか表示されず、レーザーが部屋全体を照らさないのはなぜでしょうか。 通常の電球とレーザーの主な違いは、光の集束方法にあります。 前者では、光子が散乱してあらゆる方向に移動するため、電球が暗い部屋を照らすことができます。 レーザーの場合はまったく逆です。つまり、光が一点に集中して、光子が互いにほぼ平行に移動するビームが作成されます。 レーザーを作動させると、集束した光で照らされた小さな点しか見えないのはこのためです。

レーザーの動作を視覚化するために、内側が鏡で覆われ、その中にいくつかの光子が封入されている小さな箱を想像してください。 これらの粒子はボックスの内部を継続的に移動し、ミラーで反射します。 このような衝撃のたびに、光子の正確なコピーであるエネルギーの一部が放出されます。 反射するたびに、光の粒子の数は臨界点を超えるまで増加します。 次に、光子が箱の壁を突き抜け、非常に興味深い特性を示す光線を生成します。

今日のレーザーは、主に上記の反射関連現象に基づいたレーザー ダイオードに依存しています。 レーザー ダイオードは、古典的な LED に少し似ています。 ただし、放射された光子の 2 つの領域の間には、共鳴室に似た要素があります。N型およびP型半導体 。 これは、光の粒子を全体的または部分的に反射できる多層の「ボックス」で、最終的には単一のビームに集中されます。

レーザーはその特性により、電子用途で一般的に使用されます。 多くのデバイスやコンポーネントは、多重光波反射現象に基づいて動作します。その説明を以下に示します。

レーザーについて考えるとき、通常は通常のレーザーダイオードが思い浮かびます。 その設計についてはすでに説明しましたが、そのような各要素は、レーザーの輝度定格を決定する出力パラメータによって定義されることを知っておく価値があります。 定格電力が 5 mW または 115,000 mW に達するダイオードもあります。 ここで、低出力レーザーであっても健康に害を及ぼす可能性があることに注意することが非常に重要です。 いかなる状況でも、光線を目に直接照射することはできません。視力に回復不能な損傷を与える可能性があります。