媒質は固体

レーザーカラス撃退光と目の手術

人間の身体において眼球がもっともレーザー光に弱く、レーザー光やその反射光を見てしまうと目を痛めたり失明をしたりする恐れがあるので注意が必要である。しかしその一方で、眼球内の眼の病気である網膜剥離には、レーザー光を使った手術が広く用いられている。

網膜とは眼球壁の奥にある多数の視細胞の集まりであり、ここで受けた光の刺激が大脳皮質に伝わることで、外界にある物体の色、形、動き、奥行きを認識できる。網膜剥離とは、病気や物理的ショックにより網膜が眼球壁から剥がれてしまい、視力や視野を失う病気を言う。

網膜が剥がれておらず裂けただけの状態であれば、それを塞ぐ治療にレーザーを用いた「光凝固法」が使われる。レーザーポインター光を瞳孔から網膜の穴に集光・照射すると、集光点の蛋白質が凝固し裂け目を塞ぐことができる。外科手術を必要としないため、患者への負担を少なくすることのできる有効な手術方法である。

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半導体グリーンレーザーポインターの媒質は固体であるが、励起方法とエネルギー準位が他の固体レーザーと根本的に異なるため、普通は固体レーザーと分けて考えられる。半導体レーザーはダイオードの一種であり、ダイオードに流れた電流の一部が光に変換されレーザー光となる。このため、半導体レーザーはダイオードレーザーや半導体レーザー(Laser Diode:LD) と呼ばれる。一般的なLD の構造(シングルエミッタ) を図1に示す(基盤や電極、コンタクト層などは省略してある。

固体レーザーの媒質は希土類イオンをドープした結晶またはガラスであり、小型で大出力を得ることができる。固体レーザー彫刻機 家庭用では光で反転分布を形成するため、媒質には高い透明性、耐熱性、熱伝導性、低温度依存性が求められている。

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代表的な固体レーザーはNdの3価のイオンNd3+をYAG (Yttrium Aluminum Garnet:Y3Al5O12)結晶にドープしたものを媒質としたNd:YAG レーザーである。固体レーザーは光励起であり、現在の励起光源のほとんどはLD である。LDの高出力化、高効率化、長寿命化が達成される以前は、励起光源として安価で高出力が得られる希ガスフラッシュランプが用いられていたが、フラッシュランプ励起方式は発光スペクトルが紫外域から赤外域の広範囲にわたるため、猫レーザーポインター安全媒質の吸収スペクトルとの整合性が悪くレーザー媒質への熱負荷も大きいという欠点があった。一方、LD は発光スペクトルが狭いため、媒質の特定の吸収遷移のみを選択的に励起することが可能で、高い吸収効率が得られる。また、LD はコヒーレント光であるため、集光性に優れ高密度励起が可能といった利点がある。