Biophysics · 11.04
Laser光の特性
Properties of laser light
🧠 レーザー光の単色性monochromaticity単色性（monochromaticity）monochromaticity（単色性）・コヒーレンスcoherenceコヒーレンス（coherence）coherence（コヒーレンス）・高い指向性directionality指向性（directionality）directionality（指向性）は、誘導放出stimulated emission誘導放出（stimulated emission）stimulated emission（誘導放出）と共振器によるモード選択から同時に生じ、高い集光性focusability集光性（focusability）focusability（集光性）へつながる。
四つの代表的特性
| 特性 | 物理的意味 | 実用上の結果 |
|---|---|---|
| 単色性monochromaticity単色性（monochromaticity）monochromaticity（単色性） | 周波数幅が狭い | 選択的吸収、精密分光 |
| 時間的コヒーレンスcoherenceコヒーレンス（coherence）coherence（コヒーレンス） | 位相関係が長時間保たれる | 長い干渉可能距離 |
| 空間的コヒーレンスcoherenceコヒーレンス（coherence）coherence（コヒーレンス） | 波面wavefront波面（wavefront）wavefront（波面）上の位相が揃う | 小さな点へ集光可能 |
| 指向性directionality指向性（directionality）directionality（指向性） | 発散divergence発散（divergence）divergence（発散）角が小さい | 遠距離でも細いビーム |
これらは誘導放出stimulated emission誘導放出（stimulated emission）stimulated emission（誘導放出）だけで自動的に完全となるのではなく、共振器が許すモードと開口によって選ばれる。
パワー密度とパルス
レーザーはエネルギーを狭い面積・短い時間へ集中できる。同じ平均パワーpowerパワー（power）power（パワー）でも、パルス幅pulse widthパルス幅（pulse width）pulse width（パルス幅）が短いほどピークパワーpowerパワー（power）power（パワー）は高くなる。連続波continuous wave連続波（continuous wave）continuous wave（連続波）とパルスレーザーでは組織作用が異なる。
医学利用に直結する性質
集光性focusability集光性（focusability）focusability（集光性）は切開や凝固、単色性monochromaticity単色性（monochromaticity）monochromaticity（単色性）は特定の発色団chromophore発色団（chromophore）chromophore（発色団）の選択、短パルスは周囲への熱拡散を抑えた破壊に利用される。具体的な相互作用はレーザーの医学応用で扱う。
⚠️ 指向性directionality指向性（directionality）directionality（指向性）の高いビームは遠距離でも眼へ危険を与える。直接光direct light直接光（direct light）direct light（直接光）だけでなく鏡面反射specular reflection鏡面反射（specular reflection）specular reflection（鏡面反射）にも注意する。
まとめ
- レーザー光は狭い周波数幅、位相の整合、小さな発散divergence発散（divergence）divergence（発散）角を特徴とする。
- 空間的コヒーレンスcoherenceコヒーレンス（coherence）coherence（コヒーレンス）と指向性directionality指向性（directionality）directionality（指向性）により高密度へ集光できる。
- 組織作用は波長だけでなく、パワーpowerパワー（power）power（パワー）密度と照射時間にも依存する。