【レーザ】フルエンス

概要

フルエンスとは、レーザー光が物質表面に照射される際のエネルギー密度を表す物理量のことを指します。フルエンスは、ワット毎平方センチメートル（W/cm^2）やジュール毎平方センチメートル（J/cm^2）の単位で表されます。

つまり、この値が大きいほど、レーザー光のエネルギーはより集約されていると言えます。

高いレーザーフルエンスの照射により、物質表面に熱の発生程度や、化学反応が促進程度を制御できます。例えば、材料を加工する場合は高いレーザーフルエンスが必要ですが、表面を微細に加工する場合は低いレーザーフルエンスが適しています。このため、レーザー加工やレーザー処理の際には、適切なレーザーフルエンスの設定が重要となります。

仕組み(計算方法)

先述したようにレーザーフルエンスは、単位面積あたりに供給されるエネルギーの尺度を表す値です。そのため、レーザーの出力(W)を照射される領域の面積(cm^2)で徐算することで比較的簡単に計算することが出来ます。

レーザーフルエンス = (レーザーの出力) / (照射される領域の面積) 

応用例

フルエンスは様々な分野において利用されていますが、以下にその具体例をいくつか示します。

1. レーザー加工: 金属、プラスチック、ガラスなどの材料を切断、溶接、穴あけする際にはレーザーを利用します。適切なレーザーフルエンスを選択することで、材料を効果的に加工することができます。
2. 医療: レーザーは、眼科手術、皮膚治療、歯科治療などの医療分野で広く使用されています。レーザーフルエンスの制御により、照射されるエネルギーを調整し、治療効果を最大限に引き出すことができます。
3. 材料処理: レーザーは、表面改質、熱処理、マーキングなどの材料処理にも使用されます。適切なレーザーフルエンスを調整することで、材料の特性を改善したり、特定の機能を付加したりすることができます。
4. 科学研究: 物質の性質や反応の解明において、レーザーを使用した実験が行われます。例えば、レーザー蛍光法やレーザー分光法などがあり、これらの実験において適切なレーザーフルエンスの設定が重要です。
5. 通信: 光ファイバーや光通信システムでは、レーザーが情報の送受信に使用されます。レーザーフルエンスの制御により、信号の伝送距離や品質を向上させることが可能です。

参考文献

1. エネルギー密度/フルエンス
2. レーザーフルエンス計算のクイックガイド