生物物理学 · 11.05
Laserの種類
Types of lasers
🧠 レーザーは活性媒質 active medium 活性媒質（active medium） active medium（活性媒質） で分類できるが、医学的な選択では媒質名より、発振波長・連続かパルスか・組織の吸収特性を結びつけることが重要である。
活性媒質による分類
| 種類 | 代表例 | 代表的な特徴・波長域 |
|---|---|---|
| 固体レーザーsolid-state laser固体レーザー（solid-state laser）solid-state laser（固体レーザー） | ルビーレーザーruby laserルビーレーザー（ruby laser）ruby laser（ルビーレーザー）、Nd:YAGレーザー | 高出力パルス output pulse出力パルス（output pulse） output pulse（出力パルス）、近赤外など |
| 気体レーザーgas laser気体レーザー（gas laser）gas laser（気体レーザー） | ヘリウムhelium ヘリウム（helium）helium（ヘリウム） ネオン（He–Ne）、二酸化炭素carbon dioxide, CO₂ 二酸化炭素（carbon dioxide, CO₂）carbon dioxide, CO₂（二酸化炭素） （CO₂）、エキシマ | 可視、遠赤外、紫外など幅広い |
| 半導体レーザーsemiconductor laser半導体レーザー（semiconductor laser）semiconductor laser（半導体レーザー） | ダイオードレーザーdiode laserダイオードレーザー（diode laser）diode laser（ダイオードレーザー） | 小型・高効率、波長選択性 |
| 色素レーザーdye laser色素レーザー（dye laser）dye laser（色素レーザー） | 色素レーザーdye laser色素レーザー（dye laser）dye laser（色素レーザー） | 色素を変えて波長可変 |
どの種類でも反転分布population inversion反転分布（population inversion）population inversion（反転分布）と光共振器optical resonator光共振器（optical resonator）optical resonator（光共振器）という基本構成は共通するが、ポンピングpumping ポンピング（pumping）pumping（ポンピング） 法と利得 gain 利得（gain） gain（利得） 帯域は異なる。
波長が標的を決める
組織では水、ヘモグロビン、メラニンなどの吸収スペクトル absorption spectrum 吸収スペクトル（absorption spectrum） absorption spectrum（吸収スペクトル） が波長ごとに異なる。CO₂レーザーは水に強く吸収され表層の蒸散・切開に向き、近赤外光near-infrared light 近赤外光（near-infrared light）near-infrared light（近赤外光） は比較的深く到達する。エキシマの紫外光は光化学的切除 photochemical ablation 光化学的切除（photochemical ablation） photochemical ablation（光化学的切除） に利用される。
時間波形による分類
連続波continuous wave 連続波（continuous wave）continuous wave（連続波） は持続的な加熱、長パルスは凝固、短パルスは熱拡散 thermodiffusion 熱拡散（thermodiffusion） thermodiffusion（熱拡散） 前の選択的作用や光機械作用 photomechanical 光機械作用（photomechanical） photomechanical（光機械作用） を起こしやすい。ピークパワーpeak power ピークパワー（peak power）peak power（ピークパワー） と集光性 focusability集光性（focusability） focusability（集光性）を含めて、目的に合うレーザーを選ぶ。
まとめ
レーザーの出力特性と応用は、誘導放出stimulated emission誘導放出（stimulated emission）stimulated emission（誘導放出）・反転分布population inversion反転分布（population inversion）population inversion（反転分布）・共振器と、照射対象との相互作用を分けて考える。12
- 固体solid固体（solid）solid（固体）・気体・半導体semiconductor半導体（semiconductor）semiconductor（半導体）・色素レーザーdye laser 色素レーザー（dye laser）dye laser（色素レーザー） は活性媒質 active medium 活性媒質（active medium） active medium（活性媒質） で分類される。
- 発振波長は組織内の吸収物質と侵達深さ penetration depth 侵達深さ（penetration depth） penetration depth（侵達深さ） を決める。
- 連続・パルスの時間構造は、熱的・光化学的・機械的作用physical/mechanical action 機械的作用（physical/mechanical action）physical/mechanical action（機械的作用） を変える。
出典
- 1.Population inversion X-ray laser oscillator（Proceedings of the National Academy of Sciences・2020）誘導放出、反転分布および共振器を用いるレーザー発振の物理閲覧 2026-08-21
- 2.Laser-tissue interactions. Photochemical, photothermal, and photomechanical（Surgical Clinics of North America・1992）レーザー光の物理的性質と生体組織への光化学・光熱・光機械的作用閲覧 2026-08-21