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　最近妙にSSY-1を欲しがる人が目立つので、一夜で動画をでっち上げてみた。
　単なる小型ローパワーのパスルＹＡＧレーザーヘッドに過ぎず、害虫退治にも使えない。無理して入手するようなものではない。
　いやいや、動画ぐらいのパワーで十分だから欲しい。中にはそう感じる人がいるかもしれませんが、動画では無理して過剰なジュールを投入しています。だから、数十発の発光でフラッシュ管が破損してしまった。レーザーポインターに対して無理な出力アップ改造をするとＬＤが死にますが、同様にフラッシュ管が死んでしまう。

　しょせんはレンジファインダー。ターゲットにダメージを与える目的には不適です。
　フラッシュ管やレーザーミラーやＹＡＧロッドを単独で入手し、組み立てるのが遥かにお勧め。

　SSY-1は米軍放出品であり、輸出が制限されている。そのため、機能性能に比べて入手の難易度が極端に高い。つまり、努力に見合わない。
　汎用パーツを使えば、努力の割に遥かに強力なパルスレーザーが得られる。汎用パーツもそれなりに入手は面倒なものの、SSY-1ほどではない。
　自分が手持ちのSSY-1を売らないのは、これがレアものブランド化しているため。在庫して邪魔にならない小ささなので、不用だけど取り合えずキープしておくか、と。入手はどんどん難しくなってるわけで。

　SSY-1に関する質問はコメント欄で受け付けます。ただし、入手方法はお答えできません。
　自分は極めて危険な工作の情報を公開しています。悪用を防ぐため、パーツの入手方法は非公開とする方針です。入手方法を公開しているのは、大して危険性のないパーツか、あちこちに入手方法が公開されていて今更伏せても仕方ないものです。

　タネ火ＹＡＧをまずはＣＷ発振させてみる。しかし、全くグリーンレーザーが発生しない。
　今度はＱＣＷ発振に切り替える。すると、ちゃんとグリーンレーザーが出た。しかし、余りにも暗い。計測するまでもなく１ミリワットぐらいだと分かる。

　タネ火ＹＡＧの励起用ＬＤのスイッチを入れると、一瞬綺麗な緑の三日月が現れてすぐ３つに分かれる。パワーが弱いだけでなくTEM02になっちまってる。

　三日月なのは明らかに光軸がズレているから。
　試しに出力側でパワーメーターを使うと、レーザーの３分の２ぐらいしか透過して来ていない。
　しかし逆に言えば、３分の２は透過しているのにこんな弱いグリーンしか発生していないってことだ。これでは光軸を合わせても余り期待出来ないが、三日月で結果をうんぬんする訳にも行かない。

　光軸合わせは、発生したグリーンのパターンを確認しつつビームエキスパンダーの調整で行った。

　結晶オーブンの温度は、もちろん変化させてチェックしている。許容温度幅は２〜３℃あるため、最適温度を外れているから変換効率が３桁も低い・・・などという罠はない。

　そこそこまっとうに光軸を合わせた状態。

　一瞬綺麗なTEM00の強いビームが現れるが、するに変形してTEM01になる。その後いったん暗くなり、再度少し明るくなって安定する。
　　だが、少し明るくはなっても当初に比べるとかなり暗い。

　明るさの変化はタネ火ＹＡＧの励起用ＬＤの出力変化である程度の説明は出来るが、TEM00でなくなる理由は分からない。タネ火ＹＡＧはメーカー製ヘッドであり、いきなり発振モードが不安定になるとは考え難い。

　ただ、いずれにしろ照射直後の明るい状態でさえ、光出力は数ミリワットでしかない。計測などするまでもなく、改造した共立モジュールより遙かに暗いのは明白だ。ＹＡＧ基本波で３ワットも叩き込んでいるのに！

　試しにビームエキスパンダーを外すと、ＱＣＷ発振でも全くグリーンが出なくなった。入射ビームが細くなったことでレンズで絞り切れず、焦点のエネルギー密度が１桁低下したせいだろう。つまり、グリーンレーザーが発生する下限ギリギリなので変換効率が異様に低いのだと思われる。
　実際、ＬＢＯの破壊限界は太陽光線の１兆倍ぐらいだ。１億倍ではショボい緑しか発生せず、１０００億倍ぐらいまでエネルギーを集中させてようやく数十％の変換効率になるということだろう。

　だが、ここから更にエネルギー密度を３桁上げる方法など、思い付かない。
　蛍光寿命の関係から、ＱＣＷのピークエネルギーを更に上げるのは難しい。周波数を落として２〜３倍には出来るかもしれないが変換効率と引き替えに平均出力は低下する。
　ＹＡＧ基本波を２０倍ぐらいに出来るかも知れない。だがＱＣＷでなければ意味がないので、自前共振器ではなく１パスの増幅器がそれだけの働きをしてくれるという相当に虫の良い皮算用が前提だ。
　それらを組み合わせ、細かな改良をすることでエネルギー密度を１００倍に出来る可能性はある。だが、あくまで運が向きまくった場合の話。

　集光スポットに関しては、これ以上小さくしようとするとビーム円錐の角度が大きくなり、許容角をはみ出してしまう。周辺のビームが波長変換されなくなる。ビームウエスト近辺では平行光線に近くなるが、それは非常に短い部分なのでＬＢＯの長さが全くの無意味と化す。
　実行するとしても結晶オーブンの断熱材の厚みなどもあり、焦点距離２５ミリのレンズが限界だろう。ただし、ビームウエスト近辺でのエネルギー密度は１桁近く上げられる。

　ネット上のグリーンレーザーを見ていると、そこまで苦労しなくてもあっさりと１割以上の変換効率を得ているように見える。一体どんな魔法を使っているんだ？
　針の穴に糸を通すような効率アップの可能性が見えるものの、余りに分の悪い賭である。

　自前共振器か、このまま増幅器を試すか。決断の重要要素が、ＳＨＧ変換効率である。

　以下は、order レベルでの話をする。すなわち、有効数字１桁ってことです。円と正方形の面積差など誤算の範囲内です。
　また、レーザーの強さは平方センチあたりのワット数で表現するのが普通ですが、ここではあえて太陽光線の何倍と表現してみます。論文じゃないし読者は一般人を想定してる訳で。
　太陽光線は１平方メートルあたり１キロワットぐらい。つまり、１ミリ四方に１ミリワット。レーザーポインター並。

　タネ火ＹＡＧは、理論上は０．１ミリ以下に絞れているはずだけど、球面収差とかあるしビーム品質も究極ではない。そこで、０．１〜０．２ミリのスポットになると考えれば、そこに３ワット。０．１ミリ四方に１ワット程度となります。つまり、１ミリ四方なら１００ワット。
　太陽光線の１０万倍の光強度です。

　ＱＣＷ発振させると、平均出力は２割近くダウンする一方で２０００分の１の時間軸にエネルギーが押し込められる。そのため、ワット数は１０００倍以上になります。
　太陽光線の１億倍ぐらいです。

　ＬＢＯ結晶に太陽光線の１０万倍の強度の光を撃ち込んだら、どの程度の波長変換効率になるか？
　１億倍なら、どうか？
　これから行うのは、そういう実験ってことです。

　調整台のバネとしてＯリングを利用する訳だが、数年前のレーザー製作で使ったものを流用しようとしたら劣化してヒビ割れまくっていて役に立たなかった。
　そこで仕方なく、高価だがシリコン製のＯリングを採用。２つ重ねている。また、ネジは六角レンチを使うタイプでないと作業空間を取れずハマる可能性がある。

　正式ＬＢＯを内蔵させた結晶オーブンを取り付ける。

　完全ではないが光路は密閉される。
　集光レンズより手前はオープンだが、これは最終的な組み立て時にパイプをあてがって密閉の予定。
　今後のパーツ構成に不確定要素が多過ぎるため、まだ細部を作れない。

　外径２５ミリ、内径１０ミリのワッッシャーに換装し、いい感じにレンズが固定出来た。

　さて、こいつがレーザーをどの位置に集光させるかだが、増幅器が無い場合ははっきりしている。問題は、増幅器に大量のエネルギーを注入した場合である。
　それを考えていて、とんでもない事実に気が付いた。余りにも衝撃的なので、改めて明日説明するつもりだ。レーザー銃の製作計画が根本からひっくり返りかねない水爆級の事実である。

　ビームエキスパンダーとの間合いは、余分に取ってある。
　増幅器をセットしてもなお１０センチ近くの空間がある。ここには、ガングリップを取り付ける。それだけではない。増幅器の熱レンズにより、焦点位置が移動してしまう。合成焦点の移動量は、間合いが開いているほど小さくなる。
　しかし余りに間合いを開けるのもデメリットあるので、グリップを取り付けるのに必要なギリギリの空間だけを確保することにした。

　ここでレーザーを発振させ、焦点の位置を確認。ド真ん中よりも１ミリほど左下に集光している。ビームエキスパンダーも今回のレンズも全く位置の調整やってないから、誤差１ミリなら想定内だ。
　本番組み立てでは当然ながら調整機能をフル動員して光軸合わせをするが、今は仮組みである。１ミリずれてても試験は出来るので、このまま先に進む。

　波長変換試験に備え、いよいよ本番用のＬＢＯ結晶を取り出す。３×３×１５ミリ。運用温度１４８〜１４９℃。

　結晶には・マークが付いている。
　結晶は設置角度の調整を要するが、波長変換への影響が大きな回転軸と小さな回転軸がある。・マークが付いた面と垂直な回転軸の影響が大きい。
　従って、この軸の微調整が行い易くなるような向きで、調整装置に取り付けねばならない。

　今回は角度ではなく温度でチューニングする非臨界位相整合なので、余り神経質になる必要はない。

　極めて単純な制御で結晶オーブンが安定化した事実は大きい。と言うのは、同様の制御は定電流回路にも応用可能である。
　定電流回路においては、シャント抵抗に電流を流して両側の電位差を計測することで電流値を測定する。その電流値に対してフィードバックを掛けるが、回路に使用する素子の遅延やコンデンサー容量により電圧入力と出力電流に時間差が生じる。結晶オーブンの熱容量により温度変化に慣性が生じるのと同様だ。その影響をキャンセルするのに、同様の単純処理が効果的だと予想出来る。

　特にレーザーダイオードのように負荷変動が小さいターゲットの場合、コンデンサー容量を増やすことで出力を簡単に安定化させられる。ところがコンデンサー容量が増えるほど、フィードバックの反応遅延が増大する。そこにオペアンプを利用した一般的な定電流回路を使うと、なかなか安定しないと危惧される。
　どうやら定電流回路もＰＩＣの出番だ。

　内径２１ミリのＯリングがちょうど良い感じ。

　レンズを２枚のＯリングでサンドイッチし、大型ワッシャーで押さえ付ける。

　無駄にカッコいいレンズホルダーが組み上がった。

　しかし、どうやら採用したワッシャーは失敗だったようだ。中央の穴は５ミリ用だが、小さ過ぎる。レーザーの太さは３ミリだが熱レンズ効果で拡散して来るし、ワッシャーのアソビが予想外に大きい。５ミリではレーザーを遮る可能性がかなり高い。

　内径１０ミリのワッシャーもあったが厚いので避けた。しかしレンズ抑え用水道管が長過ぎて結局切断したので、ワッシャーが少々厚くてももう問題ではない。
　これは買い直して来なくては。

　ＰＩＣは演算能力が低いし、A/D変換の分解能も悪い。そのため、複雑な計算に基づいた制御が出来ない。
　だが、単純な処理で結晶オーブンの安定性を大幅にアップさせることに成功★

　６〜７秒ほど過去の温度計測値と現在の計測値を元にして、将来の温度を線形予測。現在温度を２倍して過去温度を引く、といえば分かるだろう。
　たったこれだけの安直な単純予想値を算出し、その予想値に対してフィードバック制御を行うのである。
　ここで言う温度とは摂氏ではなく、ナマのA/D変換値である。

　完全安定までは１０分ほど掛かるのに変わりないが、そこに至るまでの温度振動が大幅に減少。予想通り「ダンパー」として強力な効果を発揮している。
　また、ターゲット値を１単位変化させた場合も温度振動が大きくなることはなく、スムーズに追従する。本来なら何秒過去の値を利用するのがベストであるか調べるべきだが、温度変化の自動記録機能がないため非常に手間を要する。現状で十分に実用的なので、このまま採用することにした。