レーザー結晶の開発と応用

レーザー結晶とその部品は、オプトエレクトロニクス産業の主要な基礎材料であり、レーザー光を生成する固体レーザーの主要部品でもあります。優れた光学均一性、優れた機械的特性、高い物理的・化学的安定性、優れた熱伝導性などの利点から、レーザー結晶は依然として固体レーザーの主要材料であり、工業、医療、科学研究、通信、軍事産業など、幅広い分野で使用されています。例えば、レーザー測距、レーザー目標表示、レーザー検出、レーザーマーキング、レーザー切断加工（切断、穴あけ、溶接、彫刻などを含む）、レーザー医療、レーザー美容などです。

レーザーとは、作業物質中のほとんどの粒子を励起状態とし、外部からの光誘導を利用して励起状態にあるすべての粒子に同時に誘導放射を完結させ、強力なビームを生成することを指します。レーザーは優れた指向性、単色性、コヒーレンス性を備えており、これらの特性から社会のあらゆる分野で広く利用されています。

レーザー結晶は二つの部分から構成されています。一つは「発光中心」としての活性イオン、もう一つは活性イオンの「キャリア」としてのホスト結晶です。ホスト結晶の中でより重要なのは酸化物結晶です。これらの結晶は、高融点、高硬度、優れた熱伝導率といった独自の利点を有しています。中でもルビーとYAGは、格子欠陥によって特定のスペクトル範囲の可視光を吸収し、特定の色を発することで、波長可変レーザー発振を実現できるため、広く使用されています。

従来の結晶レーザーに加え、レーザー結晶は超大型と超小型の二つの方向に発展しています。超大型結晶レーザーは主にレーザー核融合、レーザー同位体分離、レーザー切断などの産業で使用されています。超小型結晶レーザーは主に半導体レーザーを指します。高いポンピング効率、結晶への熱負荷の少なさ、安定したレーザー出力、長寿命、小型化といった利点があり、特定の用途において大きな発展の可能性を秘めています。