導入
Nd-YAGレーザー（英語名の頭字語： neodymium-doped yttrium aluminium garnet ）またはネオジムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（Nd:Y 3 Al 5 O 12 ）は、固体媒質を用いたレーザーの増幅媒質として使用される結晶です。 。ドーパントである三重イオン化ネオジムは、通常、結晶マトリックス内のイットリウムを置き換え、2 つの元素のサイズは似ています。通常、ホスト結晶には約 1質量% のネオジムがドープされます。
テクノロジー
Nd-YAG レーザーは、フラッシュ ランプまたはレーザーダイオードを使用して光学的に励起されます。これらは最も一般的なタイプのレーザーの 1 つであり、多くの用途に使用されています。
Nd-YAG は、赤外線範囲の典型的な波長1,064 nmの光を放射します。ただし、 940 nm 、 1120 nm 、 1320 nm 、 1440 nm付近に遷移があります。 Nd-YAG レーザーは、パルス モードと連続モードの両方で動作します。パルス Nd-YAG レーザーは通常、 Q スイッチングと呼ばれるモードで動作します。光スイッチャーがレーザーキャビティ内に配置され、開く前にネオジム イオンの最大反転分布を待ちます。この条件が満たされると、光波がキャビティを通過し、最大反転分布で励起されたレーザー媒質の密度が減ります。トリガーモード (「Q スイッチ」) では、送信電力は20 メガワットで、パルス持続時間は 10 ナノ秒未満になります。
Nd-YAG は主に730 ～ 760 nmと790 ～ 820 nmの帯域で吸収します。したがって、これらの帯域で効率が高いクリプトンフラッシュ ランプは、より多くの白色光を生成するため、より多くのエネルギーを浪費するキセノンランプよりも Nd-YAG レーザーの励起効率が高くなります。
使用される材料中のネオジムドーパントの量は、その用途に応じて異なります。連続波出力の場合、ドーピングはパルスレーザーの場合よりも大幅に少なくなります。弱くドープされた CW バーは、あまり目立たない色、主に白色によって光学的に区別できますが、よりドープされたバーは紫がかったピンクになります。
ネオジムの他の一般的なホスト材料には、YLF (フッ化イットリウムリチウムまたは英語でフッ化イットリウムリチウム、1047 および1053 nm )、YVO 4 (バナジン酸イットリウム、 1064 nm )、および特定のガラスがあります。ホストは、熱的、光学的、機械的特性の組み合わせを達成することを目的として特に選択されます。 Nd-YAG レーザーとその変種は、フラッシュ ランプ、連続放電ランプ、または近赤外レーザー ダイオード ( DPSS レーザー) のいずれかによって「励起」されます。事前安定化Nd-YAG レーザー (PSL) は、 LIGO 、VIRGO、 GE600 、 TAMAなどの重力波干渉計のメインビームを生成する際に非常に有用であることが証明されています。
追加の周波数
多くの用途では、三ホウ酸リチウムなどの光学的に非線形の材料を使用して赤外光の周波数を 2 倍、さらには 3 倍にして、可視光 ( 532 nmで緑色) または紫外光を取得します。レーザー ポインターはNd:YVO 4 DPSS レーザーです。 Nd-YAG は、非主波長で発光するように製造することもできます。 946 nmラインは通常、DPSS「青色レーザー ポインター」に使用され、2 倍の473 nmになります。