レーザー脱毛

固体レーザー

レーザー脱毛に使われている、媒体は固体になっておりそれを固体レーザーといいます。主なレーザーはルビーレーザーと呼ばれるクロムイオンをサファイア結晶に混入させたものです。他のレーザーは、ネオジムイオンをYAGに入れたYAGレーザー（正確にはNd: YAGレーザーと記述）が代表的です。

YAGレーザーは波長が1064nmのレーザー光を発するが、非線形光学結晶を用いて高調波を発生させることによって、波長532nmのレーザー光や355nmのレーザー光なども出すことができる装置もある。

レーザーダイオードで固体媒体を発振させるレーザーをダイオード励起固体レーザーといいます。

レーザー

レーザーとは、光（電磁波）を増幅し、コヒーレントな光を発生させるレーザー装置、またはレーザー光をさします。

レーザー光は指向性や収束性に優れており、発生する電磁波の波長を一定に保つことができる。レーザーの名は、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationの頭字語から名付けられた。

レーザー光は、可視光領域であるとは限らなく、紫外線やX線などのより短い波長、また赤外線のようなより長い波長のレーザー光を発生させる装置もある。ただし、ミリ波より波長の長い電磁波のものはレーザーではなく、メーザーと呼ぶ。

レーザー脱毛にも使用されているレーザーとは

レーザー光は、人工的にレーザー発振器を用いて作られる光です。 レーザーの発振器は、キャビティと呼ばれる光共振器と、その中に設置された媒質や、媒質を電子をより高いエネルギー準位に持ち上げることをするために装置から構成されます。

典型的にキャビティは、2枚の鏡が向かい合った構造をしています。 キャビティを形成する鏡のうち一枚を半透鏡にしておけば、レーザー光をそこから一部の光を外部に取り出すことができます。

外部に取り出したり、キャビティ内での吸収・散乱等によりキャビティ内から失われる光量と、誘導放出により増加する光量とが釣り合っていれば、
レーザー光はキャビティから継続的に出射されます。

固体以外のレーザー

液体レーザーとは、媒体が液体であるレーザーをといいます。 色素分子を有機溶媒（アルコールなど）に溶かした色素レーザーがよく利用されています。使用する色素や共振器の調節によって発振波長を自由に、かつ連続的に選択できることが色素レーザーの利点です。

ガスレーザーとは、媒体が気体のものが呼ばれて、炭酸ガスレーザー（赤外線）やヘリウム・ネオンレーザー（赤色）、希ガスを使ったエキシマレーザーなどがあります。

半導体レーザーとは、媒体が半導体である物で、固体レーザーとは区別され半導体レーザーやレーザーダイオードと呼ばれています。
低出力でもよい、レーザーポインターやパソコン内でのCD・DVDの読み取りなど、レーザーに主に使用されている。

自由電子レーザーとは、真空中で光速に近い自由電子に磁界を加え進路を変えるとき発生するレーザーが自由電子レーザーと呼ばれています。
また、発生するレーザー光が様々で、可視光レーザー・赤外線レーザー・紫外線レーザーなどに分けられます。

そのほかのレーザーは光の出し方でも分けております。断続的にレーザー光を出すパルスレーザーと、連続的にレーザー光を出すCWレーザーと呼ばれ、
区別がされております。パルスレーザーは、複数の波長で位相をそろえて同時に発振させるモード同期という手法を使っているか、またはQスイッチという構造を使っており、瞬間的に非常に強いパワーを出すことが可能です。

CWレーザーはパルス動作と比べると瞬間的なパワーは低いですが、一定のパワーを出し続けることができで、そのため干渉などの現象を観測しやすい。

レーザーのクラス

レーザーは出力の低いものでも、直視すると失明の危険があり注意が必要である。 国際電気標準会議（略称IEC）の60825-1「レーザー機器及びその使用者のための安全指針」があります。

レーザー光線の波長やレーザー機器の出力等による、クラス分けがなされており、クラス毎に労働衛生安全管理体制の整備が必要となっています。

クラス分けと制約条件

上記JISC 6802の平成17年改訂を元にしたクラス分け。
クラス1
合理的に予見可能な運転状況下で安全であるレーザー。どのような光学系（レンズや望遠鏡）で集光しても、眼に対して安全なレベルであり、クラス1であることを示すラベルを貼る以外は特に対策は要求されていない。

クラス2
可視光のみに規定され、眼の保護は「まばたき」などの嫌悪反応により行われることによりクラス1なみの安全が確保されるレーザー。

クラス1M
合理的に予見可能な運転状況下で安全である302.5-4000nmの波長範囲の光を放出するレーザー。光学系で覗かない限りは安全なレベルである。このレベルの光を屋外に放射することは、望遠鏡等を覗いている人がいないとは言えないので危険と考えるべきである。つまり屋内などの使用条件が限定された場所でのみ安全なレーザーとみなすべきである。

クラス2M
可視光のみに規定され、眼の保護は「まばたき」などの嫌悪反応により行われることにより安全が確保されるレーザー。光学系で覗かない限りは安全なレベルである。

クラス3R
直接のビーム内観察は潜在的に危険であるが、その危険性はクラス3Bレーザーに対するものよりも低いレーザー。製造者や使用者に対する規制対策がクラス3Bレーザーに比し緩和されている。クラス1あるいはクラス2のAELの5倍以内である。鍵やインタロックを取り付ける必要がない点で、その上のクラスとは異なっている。

クラス3B
直接見ることは危険なレーザー。直視をしなければ安全なレベル。鍵やインタロックを取り付ける必要がある。使用中の警報表示等が必要。

クラス4
散乱された光を見ても危険なレーザー。皮膚に当たると火傷を生じたり物に当たると火災を生じる恐れのあるものを含む。出射したレーザービームは必ずブロックする等の対策が必要。当然のことながら鍵やインタロックを取り付ける必要がある。使用中の警報表示等が必要。

レーザー脱毛のアイエピはクラス1

このうち、レーザー脱毛のアイエピはクラス1となっており、とても安全なレーザー脱毛としてアイエピをおすすめしております。
レーザー脱毛のアイエピは3点を当てないと照射されないなど、安全にはとても気を使っている家庭用レーザー脱毛です。

ルビーレーザー

ルビーレーザーとは固体レーザーの一種で、材料にルビーを使用するためこの名が付いています。クロム3価イオンで代用できます。

3準位間の遷移よって反転分布を形成する、ルビーレーザーは3準位レーザーといいます。基底状態にあるクロム原子を励起装置により励起状態させます。
そうすると、励起状態のクロム原子は約100nsで準安定状態に落ち着きます。 クロム原子が準安定状態にいる時間は約3msであり、他の状態より長いために反転分布が起こります。

反転分布の間に誘導放出を起こさせると694.3nmの光が放出されますが、3準位レーザーの場合は、下準位が基底状態であるために多数の原子が存在してます。
そのため、かなり強力な励起を行わないと準安定状態と基底状態との間で反転分布を形成できません。4準位レーザーの方が固体レーザーとしては主流で効率よく反転分布を形成できます。

レーザーの内部はレーザー媒質・光共振器・励起装置からできています。ルビーレーザーの場合は、レーザーの媒質に発光原子であるクロムを0.01～0.5%ほど用い、ルビーのAlと置換されたものを用います。

ポンピング用のフラッシュランプであるランプ光源により、レーザー媒質を励起し反転分布を起こさせます。
そうすることにより、誘導放出で放出された光を光共振器により増幅し、レーザービームとして出力になるためには、ある一定以上のエネルギーが必要です。

光共振器

光共振器は光の定在波をつくりだすために使用する光学ミラーの配置です。光共振器はレーザーを構成する主要部分であり、レーザー媒質を光共振器内におくことによりレーザーになります。

レーザー光はレーザー媒質を励起することにより反転分布を起こして、媒質に光を入射して誘導放出させると得られます。
ですが、1回の誘導放出で得られるレーザー光は非常に弱く、パルスレーザーでは高い強度を得るために、Qスイッチという光共振器内でレーザー光を往復させて、ある程度のエネルギーになったところでレーザー光を出すような技術が開発されています。

CWレーザーでは、共振器の出力側のミラーに特別なミラー「反射率99%、透過率1%」といった物を使用することにより、共振器内で多くの光を往復させ、その一部をレーザー光として出しています。

非線形光学

非常に強い光と物質が相互作用する場合は、物質の応答は光の電磁場に必ずしも比例はしないで、多彩な現象が生じます。

これを扱うのが非線形光学であり、レーザーの出現によって発展した分野になり、レーザー自体の中でも非線形光学効果は本質的な役割を果たし、その特性を支配します。

3準位レーザー

3準位レーザーとは3準位間の遷移によって反転分布を起こしまして、コヒーレントな光を得るレーザーの呼び名です。

3準位間の遷移は、まず基底状態にある原子を励起装置により励起状態にします。そして、励起状態の原子はごく短時間の間に準安定状態に落ち着きます。このときに原子は比較的長い時間準安定状態に留まるので、準安定状態にある原子と基底状態にある原子の間で反転分布が起こりやすくなります。

しかしながら、基底状態にある原子は多いため準安定状態との間で反転分布を起こすには強力な励起を必要としています。4準位レーザーの方が効率よく反転分布を形成することができます。

4準位レーザー

4準位レーザー基底状態と3つの励起状態を用いて二準位間に反転分布を形成し、コヒーレントな光を得るレーザーのことです。

4準位間の遷移における反転分布の形成の仕方は、まず基底状態E0にある原子を励起装置により励起状態E3に励起します。
励起状態の原子はごく短時間の間に準安定状態E2に緩和し、このとき原子は比較的長い時間準安定状態に留まるとすると、準安定状態E2にある原子と準安定状態E1にある原子との間で反転分布が起こり、レーザー発振が得られます。3準位レーザーで、レーザー発振時の下準位が基底状態にあるために反転分布を起こすには強力な励起を必要で、4準位レーザーでは励起状態間E2とE1の間で発振します。