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Qスイッチング(レーザー)

1962
  • R. W. Hellwarth
  • F. J. McClung
非線形光学アプリケーションのための近代的な研究室におけるQスイッチレーザーシステム。.

(画像はイメージです)

Qスイッチングは、高強度で短パルスのレーザー光を生成する技術です。この技術は、レーザー発振を一時的に停止させることで、利得媒体に反転分布による大量のエネルギーを蓄積させることによって機能します。その後、レーザーの品質係数(Q値)を急速に高い値に切り替えることで、蓄積されたエネルギーを強力なナノ秒パルスとして放出します。

「Qスイッチング」とは、レーザーの光共振器の品質係数(Q値)を変調することを指します。Q値は共振器のエネルギー蓄積能力の尺度であり、Q値が高いほど損失が少なく、Q値が低いほど損失が大きくなります。Qスイッチングプロセスは2つの段階からなります。まず、利得媒体を励起している間、共振器のQ値を意図的に低く(損失を大きく)保ちます。これにより、誘導放出の蓄積を防ぎ、非常に大きな反転分布が生成されてもレーザー発振が始まらないようにします。利得媒体はエネルギー蓄積コンデンサとして機能します。

利得媒体に最大エネルギーが蓄積されると、Q値は突然高値(低損失)に切り替わります。これは、共振器内に配置されたQスイッチデバイスによって行われます。損失が非常に低くなると、光利得はレーザー発振閾値をはるかに超えます。共振器内の自発放出光子の強烈な場が、誘導放出の大規模なカスケードを急速に引き起こし、利得媒体に蓄積されたエネルギーをほぼ瞬時に消費します。その結果、非常に高いピークパワー(メガワットからギガワット)と短い持続時間(通常はナノ秒オーダー)を持つ、単一の巨大な光パルスが放出されます。一般的なQスイッチデバイスには、回転ミラー(従来の方法)、音響光学変調器、電気光学変調器(ポッケルスセル)などがあります。

UNESCO Nomenclature: 2210
光学

タイプ

技術

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • レーザーの発明
  • レーザー共振器のダイナミクスとQ値の理解
  • 高速光シャッター(例:カーセル)の開発

アプリケーション

  • laser tattoo removal
  • 工業材料加工(切断、穴あけ)
  • マッピングおよび距離測定用のライダーシステム
  • 他のレーザー(例えば、色素レーザー)の励起
  • 非線形光学研究

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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歴史的背景

Qスイッチング(レーザー)

1960
1960
1961
1962
1963
1965
1970
1960
1960
1960-05-16
1962
1963
1964
1968
1970

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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