気体レーザーと固体レーザー・半導体レーザーの違い

レーザー溶接に使用するレーザーは、媒質に気体・固体そして半導体を使います。
出力されるレーザー光は、媒質によって発振形態や出力、変換効率が異なります。
ここでは、それぞれの特徴について説明するとともに、レーザー溶接にとって大きな要素である発振形態についても説明します。

媒質によるレーザー光の違い

媒質の違いによる発振形態・出力・変換効率の違いは、以下の通りです。

		発振形態（P:パルス、CW：連続）	出力（P:パルス、CW：連続）	変換効率（%）
気体レーザー	CO₂	P CW	P：10MW CW：20kW	～20
固体レーザー	YAG	P CW	P：10MW CW：400W Qスイッチ：10MW	～3
半導体レーザー	GaAs（ガリウムヒ素） InGaAsP（インジウムガリウム砒素リン）	P CW	P：10W CW：100mW	～100

発振形態について

レーザーの発振形態には「パルス発振」と「連続発振」があります。パルス発振はレーザー光の強度や波長・位相をコントロール（光変調）しパルス波を発生させる形態です。レーザー発振器のQ値を制御することでパルスを発生させるQスイッチレーザーなどの方法があります。「Q値」というのは、蓄積されたエネルギーに対する周期ごとに消費されるエネルギーの割合のことで、以下の式で表すことができます。

Q＝（2π・蓄積エネルギー）/（周期ごとの消費エネルギー）

また、発振形態によって、溶接ビードは以下のように異なる形状になります。

パルス発振（P）