固体色素レーザー

固体色素レーザーは、レーザー媒質としてアクリル樹脂などの固体材料にレーザー色素を分散させたものを用いる、特殊な色素レーザーです。従来の液体色素レーザーと同様に、短波長の光を照射してレーザー色素を励起し、誘導放出という現象を利用してレーザー光を生成します。

固体色素レーザーの原理

固体色素レーザーの基本的な作動原理は、液体色素レーザーと共通しています。レーザー色素は特定の波長の光を吸収すると、より高いエネルギー状態に励起されます。励起された色素は、特定の波長の光を放出することで、元のエネルギー状態に戻ります。このとき、外部から入射した光と同じ波長の光を放出する現象が誘導放出であり、レーザー発振の基本原理となります。

固体色素レーザーでは、このレーザー色素がアクリル樹脂などの固体材料に分散・固定されています。この点が液体色素レーザーと大きく異なり、固体化によって装置がより堅牢になり、取り扱いが容易になるというメリットがあります。

励起光源としては、紫外光などの短波長の光が用いられます。ローダミンなどの蛍光色素が励起され、誘導放出を起こすことでレーザー光が発生します。レーザー媒質として使用される色素は分子構造を比較的自由に設計できるため、発振波長の自由度が高いことが大きな特徴です。これにより、気体レーザーや半導体レーザーでは難しい様々な波長のレーザー光を生成することが可能になります。

固体色素レーザーの特徴

固体色素レーザーは、液体色素レーザーと比較して以下のような特徴があります。

堅牢性: 固体化されているため、振動や衝撃に強く、装置の取り扱いが容易です。
コンパクト性: 液体を循環させる機構が不要なため、装置を小型化できます。
発振波長の自由度: レーザー色素の分子設計により、幅広い波長範囲でレーザー発振が可能です。

一方、液体色素レーザーのように媒質を循環させることができないため、高出力での連続発振には不向きです。媒質を循環させることで冷却や劣化した色素の交換が可能でしたが、固体色素レーザーではそれができません。そのため、高出力レーザーを必要とする用途では、液体色素レーザーの方が適している場合があります。

固体色素レーザーの用途

固体色素レーザーは、その特性から様々な分野で利用されています。主な用途としては、以下のものが挙げられます。

分析: 特定の波長の光を必要とする分析機器の光源として用いられます。物質の特定や定量分析に役立ちます。
医療: 医療用レーザーとして、手術や治療に利用されています。特に、皮膚科や眼科などの分野で活用されています。
光ファイバーセンサー: 光ファイバーセンサーの光源として、歪みや温度などの物理量を測定するために利用されています。

参考文献

久保田寛之, 興雄司, 渡邉博文, 大海聡一郎, 楊雨「光ファイバー上に構築された固体色素レーザーによる曲げセンサーの開発」『電気関係学会九州支部連合大会講演論文集』平成22年度電気関係学会九州支部連合大会（第63回連合大会）講演論文集セッションID: 12-2P-10、電気・情報関係学会九州支部連合大会委員会、2010年、663-664頁、CRID 1390282680642264704、doi:10.11527/jceeek.2010.0.663.0。
吉浦豪, 苣木雄一, 興雄司, 松岡孝義, 前田三男「導波型分布帰還固体色素レーザーのRGB領域発振」『九州大学大学院システム情報科学紀要』第5巻第1号、九州大学大学院システム情報科学研究院、2000年3月、141-146頁、CRID 1390290699820235904、doi:10.15017/1515678、hdl:2324/1515678、ISSN 1342-3819。
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関連項目

レーザー
* 色素

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