インコヒーレント光源の代わりにレーザーが集中光アプリケーションに使用されるのはなぜですか？

一部のレーザーアプリケーションは、単純に小さなスポットに光を集中させるだけです。2つのアプリケーション例は、レーザー溶接と切断です。これらの場合、CO ₂レーザーがよく使用されます。これには、調整された電源、水冷システム、およびCO ₂ガスの供給が必要です。

これらのアプリケーションでは、AC電源のアークランプなどの単純な（つまり、インコヒーレントな）光源の代わりにレーザーを使用するのはなぜですか？

レーザーから放射される光など、単色性の高い光が小さなスポットに大量の電力を供給するのに役立つ理由はたくさんあります。

まず第一に、ランプなどのインコヒーレント光源は拡張光源です。つまり、有限のスペースを占める材料から光を放射しています。この光を一点に集中させる場合、焦点は、光源のサイズにイメージングシステムの倍率を掛けたものによって制限されます。これは小さな効果のように聞こえるかもしれませんが、波長のオーダーのスポットサイズ（）に光の焦点を合わせたい場合、それは重要になります。一方、レーザーは真の点光源のように機能し、光の波長よりも小さいスポットサイズに画像化できます。 $~1\ \mu\text{m}$

インコヒーレント光源の2番目の問題は、一般にすべての方向に光を放射することです。そのため、同等の量の光パワーを生成できたとしても、スポットに焦点を合わせる前に必要なコリメートされた光源に集めることははるかに困難です。

レーザーの最終的な利点は、単色性です。これは、特定のアプリケーションに合わせて波長を正確に選択できるため便利です。たとえば、CO ₂レーザーはで放射します。広範囲の材料によく吸収されますが、金属にはあまり吸収されません。ただし、Nd：YAGレーザーとその高調波（下の画像で「ソリッドステートレーザー」とラベル付けされた3つの波長）は、金属によく吸収され、金属加工に使用できます。インコヒーレントな光源では、処理しようとしている材料の望ましい特性を示す場合と示さない場合があります。$10.6\ \mu\text{m}$

これは、Chris Muellerの答えに対する単なる追加です。

レーザーについて考えるとき、あなたは常に多くのミラー、レンズ、光学系を備えた開口部について常に考えます。ある時点で焦点の合った（広いスペクトルの）ビームを作成したとしましょう。今、それをアプリケーションのポイントに持って行きたいと考えています。広いスペクトルでは、異なる波長でビームの焦点が失われるため、うまく機能しません。光学系を通過中。

あなたに光学現象の写真を与えるために、この有名なアルバムカバーを見てください。出射光が（スペクトルに沿って）広がり、焦点を失ったことがわかります。

あなたはそれに焦点を合わせることができますが、それは非現実的です。その他の考慮事項については、Chris Muellerの回答を参照してください。