発光波長を電子的に変更可能な、LED、半導体レーザー、若しくはその手法を教えてください。

発光素子側だけでなく、フィルタのようなものでの発光波長を選択でもいいのですが、電子的な波長選択、制御が行えるものを探しています。(グレーティングやバンドパスフィルタ以外にて)

発光波長幅はとりあえず、可視領域で100nmレベル、理想を言えば、400nm~2umまで変更できる手段があるといいのですが。
まだ世の中に無いのでしょうか...

(当方、関連の技術者でないため、常識的なアドバイスいただいても構いません。)

A 回答 (1件)

それだけ広帯域になると、あとは非線形効果をつかったり色素を使う方法が一般的と思います。



波長可変レーザで、CoherentとかSpectra physics、Symphotonyから販売されています。
浜松ホトニクスは今は市販されていないようですが。

http://www.coherent.co.jp/Products/cwtunale/

http://www.spectra-physics.jp/products/category_ …

http://www.symphotony.com/optipedia/laser/Basic/ …

http://www.optronics.co.jp/optworld/spring11/lis …
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この回答へのお礼

ありがとうございます。参考になりました。
ちょっとよくばりすぎた気もしてきました。
Symphotonyのサイトに記載されている半導体の発光層の温度を電流やヒーターなどで変化させることで半導体の屈折率を変えて選択波長を取り出すという方法と、波長可変フィルタが求めているものに近いようです。
もう少し調べてみます。

お礼日時:2011/04/17 16:44

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Q周波数差Δωを波長差Δλに変換する式

レーザーの線幅などは、よく周波数差Δωで表されていますが、
これを波長差Δλに変換するにはどう計算すればよいのでしょうか?

単純に考えると、ω1=c/λ1、ω2=c/λ2(ω1>ω2)として
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Δλ=λ2-λ1=Δω×(λ1×λ2)/c
となり、λ1とλ2が分からなければΔλが計算できないというおかしな結果になってしまいます。

とてつもなく無知な質問をしているかもしれませんが、
ご教授お願いします。

Aベストアンサー

Δω だけしか分からないときはΔλ は求められません。
ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 と定義したとき、Δω << ω0 ならば、Δλ ≒ c*( Δω/ω0 ) となります。
つまり、Δω から Δλ を計算するには、ω0 が分かっている必要があります。

ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 、Δω ≡ ω1 - ω2 と定義すれば、
   ω1 = ω0 + Δω/2、ω2 = ω0 - Δω/2
が成り立ちます。なぜなら、この定義から
   ω1 - ω2 = ( ω0 + Δω/2 ) - ( ω0 - Δω/2 ) = Δω
   ( ω1 + ω2 )/2 = ω0
となるからです。

したがって、λ1 = c/ω1、λ2 = c/ω2 なので
   Δλ ≡ λ2 - λ1
       = c/ω2 - c/ω1
       = c*( 1/ω2 - 1/ω1 )
       = c*{ 1/( ω0 - Δω/2 ) -1/(ω0 + Δω/2 ) }
       = c*Δω/{ ω0^2 - ( Δω/2 )^2 }
       = c*( Δω/ω0 )/[ 1 - { Δω/( 2*ω0 ) }^2 ]
となります。 Δω << ω0 ならば、 1 - { Δω/( 2*ω0 ) }^2 ≒ 1 なので
   Δλ ≒ c*( Δω/ω0 )

Δω だけしか分からないときはΔλ は求められません。
ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 と定義したとき、Δω << ω0 ならば、Δλ ≒ c*( Δω/ω0 ) となります。
つまり、Δω から Δλ を計算するには、ω0 が分かっている必要があります。

ω0 ≡ ( ω1 + ω2 )/2 、Δω ≡ ω1 - ω2 と定義すれば、
   ω1 = ω0 + Δω/2、ω2 = ω0 - Δω/2
が成り立ちます。なぜなら、この定義から
   ω1 - ω2 = ( ω0 + Δω/2 ) - ( ω0 - Δω/2 ) = Δω
   ( ω1 + ω2 )/2 = ω0
となるからです。

したがって、λ1 = c/ω1、λ2 = c/ω2 なので
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100波長くらいの高次モードの細長い空洞共振器を運動系で観察したらどうなるだろうと考えてみましたがうまく理解できませんでした。

例えば1GHzで共振しているとすると波長は30cmですから空洞の長さは30メートル位になります。うんと速い運動系から観測するとローレンツ収縮によって空洞の長さは速度に応じて短くなりますが電磁波の速度は不変であり、かつ100波長共振器であるというのも共振モードの次数で記述されるため多分変わらないと思われます。こうなると波長そのものも短くならなければ共振することはできないと考えます。

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100波長くらいの高次モードの細長い空洞共振器を運動系で観察したらどうなるだろうと考えてみましたがうまく理解できませんでした。

例えば1GHzで共振しているとすると波長は30cmですから空洞の長さは30メートル位になります。うんと速い運動系から観測するとローレンツ収縮によって空洞の長さは速度に応じて短くなりますが電磁波の速度は不変であり、かつ100波長共振器であるというのも共振モードの次数で記述されるため多分変わらないと思われます。こうなると波長そのものも短くならなけれ...続きを読む

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#1で書いたように,あくまで長さというのは,「同時刻」の2点間の距離です.
相対性理論では,長さ=速さ×時間 は成り立ちません.というか,この関係(ガリレイ変換)を否定することこそが相対性理論のキモですね.
相対性理論では,長さと時間の関係は,ローレンツ変換によって規定されています.

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正しいです.ただし,波長というのは,ある瞬間の定在波の周期的な長さのことで,(光速)×(1周期の時間) とは等しくありません.

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QLEDの発光色について

こんにちは。
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でも多く見かけるのはひとつのLEDで単色発光のものです。

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人間が感じるほとんどの色は、赤と緑と青の3つの色を混ぜ合わせることで作り出すことができます。多色発光のLEDの中には、赤と緑と青色光だけ出せるLEDが1個ずつ入っていて、それぞれのLEDの発光強度を調整することでいろいろな色を出せるようにしてあります。液晶テレビの画素も、近くで見ると、この3つの色のマス目でできています。

なぜ3つの色だけでいろいろな色を作れるのかというのは説明しにくいのですが、何色と何色を混ぜるとどんな色になるのかというのは、色度図(しきどず)というものを使えば分かります。参考URLにある図形がそれです。色のついた馬蹄形(左に傾いた∩の形)の内部の位置で(x-y座標で)全ての色が表わせます。右端が赤色、上端(∩の頂点)が緑色、左下が青色になります。∩の中心位置が白色で、中心に近いほど白っぽい色になります。∩の内部でなく曲線上のところの色は、レーザ光などの単色光に相当します。単色光は1つの波長でしか光っていないので、色純度の良い(鮮やか)色になります。線上のところのに数字が書いてありますが、それが単色光の波長を表わしています。

2つの色を混ぜたときの色は、2つの色の位置を結んだ線分上の色になります。同じ明るさの色を混ぜ合わせたとき、その線分の中点の色になるわけではないのですが、2つの色の混合比率を連続的に変えると、その線分上のどんな色でも作ることができます(線分の外側の色は作れません)。ですから、赤色と緑色を混ぜると、その間にあるオレンジ色、黄色、黄緑色を作ることができます。黄色と青色をうまく混ぜると白色を作ることができます(市販の白色LEDはこの原理で、青色LEDと黄色の蛍光体の2色で白色を作っています)。赤と青を混ぜると紫色作ることができますが、実は紫色というのは1つのLED(単色光)では作れない色です(∩の底辺には波長の数字が書かれていないのはこのため)。

3つの色を混ぜたときの色は、3つの色の位置を頂点とする三角形とその内部の色になります。ですから、3つの色の位置を∩の右端と上端と左下端の色(赤・緑・青)にすれば、三角形の範囲が最も大きくなるので、作り出すことのできる色の範囲を最も広くすることができます。したがってカラーTVの画素はこの位置にある色を色の素(3原色)としています。この三角形の頂点が∩の中心に近いほど(個々の光源の色純度が悪いほど)、3色で作れる色の範囲が狭くなります(鮮やかな色は作れない)。3色で作ることのできる色は三角形の範囲内だけなので、その外側の色は3色だけでは作ることはできません。三角形だと、頂点の位置をどこにしても、∩の内部を全て覆い尽くすことはできません。三角形外部の色は3色だけでは作れない色です。

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参考URL:http://www.seiwa.co.jp/dbps_data/_material_/top/OPT/html/Diagram/_res/200803_P2.pdf

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Q赤+緑の波長

赤の波長と緑の波長を合わせると黄色の波長に変わるのでしょうか?
それとも、波長は変化せず、黄色の波長を見たのと同じように感じるのでしょうか?

Aベストアンサー

 光は,「波」の性質を持っています。「波の独立性」によって,それらが加えられたときに個々の波の波長は変化しません。
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 一方,赤+緑の黄色光をプリズムに通せば,赤と緑に分光されます。

 ですから,端的な回答は後者,「波長は変化せず、黄色の波長を見たのと同じように感じる」ということになります。

 この性質をうまく利用しているのがテレビなどで,光の三原色で広い色域をカバーしています。

Q紫外線LEDの波長について

植物育成用のLEDランプで波長400nmの紫外線と謳っている物がありますが、これって波長は400nmぴったしなのでしょうか?
他の紫外線LEDを調べてみると大抵いくらかのバラつきがあるのですが…。
後、400nm以下にならない紫外線の光源って存在するものですかね?

一応、紫外線が400nm以下の波長だということは知識として持っています。

ご存知の方、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

(1)一般に市販されている紫外線LEDはGaN LEDで、その特徴の一つに、発光スペクトルが幅広いことです。
400nmの紫外線LEDであれば380nmぐらいから420nmぐらいまで発光しているはずです 
(2)紫外線の定義 400nm以上を紫外線とはいわないか
う~ん405とか410nmのLEDを紫外線LED(まあ正しくは近紫外線とよぶべきか)とよぶようです。
それでも400nm以下の波長にそれなりに発光していると思いますよ。
GaNの発光スペクトルが幅広いことだ、GaN LEDの特徴(量子ドットを用いていることに起因する)だったと記憶しています。


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