技術情報

光の指向性

光の性質を語る上で、指向性という言葉が用いられる場合があります。
指向性という言葉は光にだけ用いられる言葉ではなく、
アンテナ、マイクなどを使用する際にも用いられるように、
音波や電波などについても用いられる言葉です。

今回は光の指向性について説明していきます。

光源の指向性は光源から光が出力されるときに、
方向によってその強度にどの程度差があるかということを示し、
例えば、可視光を発する半導体レーザを見たときにはレーザ光は
1方向に鋭く出力されていて、
このような状態は指向性が良いと表現されます。

半導体レーザの光は2枚のミラーの間を反射する間に
反転分布による誘導放出により増幅されます。

ミラーに垂直な光だけが増幅されるため、
レーザー光は1方向に鋭く出力されます。

そのため、
レーザ光は遠距離に到達したときでも光の広がりは極わずかです。

レーザの高指向性はさまざまな用途に利用されています。

最も簡単な例ではレーザポインタがあります。

プレゼンをする際に欠かせないレーザポインタも
レーザ光の指向性の高さを有効利用しています。

他には、レーザを利用した距離の測定が挙げられます。

レーザを利用した距離計測にはいくつかの方式がありますが、
今回は位相差から距離を計算する方式を紹介します。

レーザの光を照射して目的の箇所に光を当てます。

そして、その反射光を受光します。

そのときには距離に応じた位相差が発生していますので、
その位相差を検知することで対象までの距離を算出することができます。
レーザ光は前述のように指向性が高く、光の広がりが小さいため、
このような用途に適しています。

また、レーザの指向性が良いという特性はレンズで集光するときに
エネルギーを集中させやすい、
スポット径を小さくできるなどの特性があるため
レーザ加工や光ディスクの分野にも利用されています。

一方でLEDは半導体レーザに比べれば指向性は悪いといえます。

イルミネーションなどのLEDの光を見ても
1直線に出力されているわけではなく、ある程度の広がりを
持っていることがわかります。

LEDの指向性はパッケージに依存する部分が大きく、
用途によってさまざまな指向性を持った製品が実用化されています。

例えば照明用途だけ見ても、指向性によって視認性、見た目の自然さ、
広がりなどに違いがでるため、どのようなシチュエーションで
用いられるかによってもさまざまな製品があります。

 

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