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2014年2月24日(月) 21:30

レーザー銃 製作の経緯

 消費増税までにある程度作業を進めておきたいので、いい加減再開する。しかし、これまで放置していたのには理由がある。すべてがうまく行ったと仮定しても、ゴールイン可能かどうか分からないのだ。

 障害となっているのは、発熱対策である。
 そこで余りに久しぶりなことでもあり、レーザー銃を作る計画が立ち上がった経緯を改めて説明したい。

 過去にいろいろなレーザー発振器を作ろうとして片っ端から失敗し、知識を蓄積した。その結果、可視光にこだわらずレーザー銃を作るなら、ファイバーレーザーがベストとの結論に至った。
 可視光レーザーは見た目が派手で一般ウケするが、兵器には向いていない。ガチに軍用で研究されているレーザー兵器は、そのほぼすべてが赤外線レーザーである。X線レーザーは更に強力な兵器だが、いずれにしろ可視光レーザーの出番はない。出力や威力という兵器に重要な属性を考えると、可視光レーザーは不利だからである。

 個人レベルで扱えるレーザーも事情は同様で、可視光レーザーはオモチャの域を出ない。これが赤外線レーザーになると、俄然ヤバくなる。
 一昔前までは、個人で手に入る赤外線レーザーとしては、炭酸ガスレーザーが兵器的な意味で最強だった。しかしファイバーレーザーは、炭酸ガスレーザーよりも桁違いにヤバい。とはいえ、個人ではパーツの入手が難しい点でも、桁違いである。一応自分なりにファイバーレーザを設計したものの、パーツを調達する見込みは立たず「そのうち条件が整ったら手に入れてみよう」と棚上げしていた。

 そんなある日、まったくの偶然でジャンクのファイバーレーザーを発見。
 レーザーとは完全に畑違いのジャンク屋が、価値に気付かず「妙な機械」扱いで売っていたのだ。普通なら個人では絶対に買えない超高価なレーザー発振器が、中古相場の数十分の1である!
 散々レーザーパーツを手に入れていたせいで即座に価値に気付いた自分は、さっそく確保。それが、IPG社の工業用レーザー発振器だった。光出力200ワット。パワーソースは御馴染みの赤外線LDだったので、簡易電源で低出力発振させてみる。その結果、自前で電源を用意すれば発振可能らしいと判明した。

 俄然やる気が出て、自己史上最強のレーザー電源を製作。徐々に出力を上げつつ動作確認。
 そして遂に、200ワット近くまで出すことに成功。その威力はとんでもないもので、アルミ缶は輪切りになり鉄板は火花を上げて穴が開く。これに比べれば、流行の凶悪ブルーレーザーなど子供だましだ。ところが、キッチリと200ワットまで上げようとしたら出力が妙に不安定になり、次の瞬間とつぜん発振が停止した。光ファイバーが燃えて、二度と発振しなくなった。

 その後の調査で、励起入力過剰でファイバーヒューズが発生し、光ファイバーが致命的大損害を受けたと判明。
 入力過剰になったのは、自作レーザー電源が不安定になったためだった。自分の場合、市販の出力電圧可変 DC-DC コンバーターを改造し、出力電流可変にして使うのが手口。ところが、使用した DC-DC コンバーターが高負荷になると特定の出力領域で不安定になっていた。これは欠陥と言う訳ではなく、外付けコンデンサーの定数・性能により変化する模様。
 出力電圧が変えられる DC-DC コンバーターと言っても、普通は最初に電圧を調整したらその後は変えずに使い続ける。だから、その特定電圧で安定していればOKであり、安定するのを確認して使う。だが、広範囲に出力を可変させて使うとなると、特定のコンデンサーでは全域安定とは限らない。

 運悪く、レーザー出力が最大定格になる近辺で不安定状態になり、自作フィードバック回路が正常に働かなくなった。
 それにより、励起LDが想定外のピーク出力を発生させ、光ファイバーを燃やしてしまった。
 確かに運も悪かったが、仮に運良く最大出力で壊れなかったとしてもいずれ壊していただろう。なぜなら、それまで自分はファイバーレーザーがそれほどシビアな装置だと気付いていなかったからである。光ファイバーが燃えると言う事態を想像できていなかった。

 ファイバーレーザーは石英ファイバーを耐久性限界近くで酷使しており、ちょっと過大入力しただけでアウト。
 だが、燃やす前の自分はそんな知識も実感も無かった。だから、遅かれ早かれ過大入力で壊していただろう。

written by higashino [ファイバーレーザー] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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