レーザーに長く携わっている方ならすでにご存知だと思いますが、「レーザー」という言葉は略語です。 の略です。 放射線の刺激放出による光増幅。

レーザーは、懐中電灯や電球、家庭用工具など、さまざまな機器に使われている便利で細い光線です。 60年代には、大きな産業や高級機器に使われていた最先端技術でした。 今では、家庭やショッピングモール、オフィスなど、あらゆるところにレーザーがあります。

レーザーは、通常の光源とは異なる仕組みの面白い技術です。 そこで、少し光を当ててみましょう。

レーザーの歴史

レーザーの歴史は、1960年にヒューズ研究所でTheodore H. Maimanが初めてレーザーを作った時にさかのぼります。 この研究は、それまでの研究者Charles Hard TownesとArthur Leonard Schawlowが行った研究に基づいています。

この時代、レーザーは革新的な技術だと思われていました。 主に大規模な産業で、完全防備の安全性の下で専門家が使用するものでした。 しかし、今では一般的になっています。

例えば、イーサネットは、2.94Mbpsから100Mbpsへと進化を遂げました。

2016年のOSA（Optical Society）の記事では、シングルモードの光ファイバーで2kmにわたって560ギガバイト/秒（Gbps）のデータを伝送することに成功した研究チームが報告されています。 これは産業や商業用途ではかなり印象的でした。

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レーザーのしくみ

光は曲線や波の形で進み、波のピークからピークまでの距離を波長と呼びます。

レーザーは、空間的・時間的にコヒーレントな光ビームを発するが、その仕組みは、周波数と波長が同じであるコヒーレントな電磁界を持つ。

レーザーは、可視光、紫外線、赤外線を反射する部屋（キャビティ）を持ち、その長さは波が互いに補強し合うようになっています。 キャビティは固体、液体、気体の3つの物質からなり、その材料の種類によって出力波長が評価されます。

空洞の両端には鏡が取り付けられており、片方は全反射でエネルギーの通過を防ぎ、もう片方は半反射でエネルギーの5％しか通過させません。

空洞内には、ポンプ活動により電磁場が形成され、空洞材料の固有原子周波数で現れます。 この波は、両鏡の間を往復して反射し続けます。

この電磁波は、半反射ミラーを持つ空洞の端から発生し、連続ビームまたは複数の短くて強力なパルスを発生させます。

レーザーと一般的な光源、何が違うの？

光線はさまざまな色で構成され、それぞれ波長が異なります。 例えば、赤い光は青い光よりも波長が伸び、青そのものは紫よりも長いです。

太陽光と電球の光は色も波長も違うので、それらの色が組み合わさって白い光になる。 レーザーはそれとは全く違う。 自然ではなく、人工的に作られた技術である。

レーザーは、波長の近い複数の波で構成された細い光線を作り出します。 この光線は、波が一緒に動く、つまりピークが1つの位相に並ぶため、通常の照明よりも細く、明るく、焦点の合った光線となります。

レーザー光線は、懐中電灯のようにどこにでも広がるわけではないので、より長い距離を移動でき、重いエネルギーを一点に集中させ、点のように見える。 実際、レーザーは空を突き抜けることもでき、飛行機からも見ることができる。

レーザーを特徴づける3つのパラメーター

レーザーの用途を決定する際、一般的に留意すべきパラメータは以下の3つです：

1.パワー

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高出力レーザーは、金属加工を行う企業や軍人に有効です。 これらの専門家は、2桁キロワットの出力を持つレーザーを使用して、歩留まりを向上させ、出力を強化します。

2. 精密さ

レーザー光線の精度を高めるためには、小さな点に焦点を合わせる必要があります。 幸い、現在では特定のターゲットに光線を絞るための高品質な光学部品が入手できます。 これにより、大規模な産業で製造される製品の品質を向上させることができます。

また、レーザーの精密さは、医療の専門家にとっても優れた選択肢となります。

3.汎用性の高さ

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レーザーは分光素子によって機能が異なるため、エンジニアや医療従事者などは、波長の異なるレーザーを使って多彩な機能を発揮することができます。

レーザーは、パルスあたりのエネルギーやビームの品質も判断材料になります。 これらの要素を考慮して、適切なタイプのレーザーを入手するようにしましょう。

レーザーの用途について

レーザーは、通信、精密機器、防衛、衣料品、研究、電子機器など、さまざまな産業で使用されており、現代の家電や機器に欠かせない存在となっています。

では、各業界におけるレーザーの使用例を見てみましょう：

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コミュニケーション

• バーコードスキャナーです。 スーパーには、商品に印刷されたバーコードをレーザーで読み取るバーコードスキャナーが設置されています。 このスキャナーは、バーコードをレジのコンピューターが理解できる数字に変換します。
• DVDプレーヤーとレコーダー。 最近のDVDプレーヤーやレコーダーには、CDやDVDに印刷されたデータパターンを数字に変換する半導体レーザービームが搭載されています。 そして、この数字を内蔵のコンピューターチップでさまざまな音楽やデジタルメディアに変換しています。
• レーザープリンター。 レーザープリンターの新機種は、レーザー技術により、より精密で鮮明な仕上がりを実現しています。
• 光ファイバーケーブル。 レーザーは、光ファイバーケーブルや、光に含まれる光子を通信に利用する技術であるフォトニクスの一部です。 インターネットやテレビの電波を運ぶ際にも使用されます。

エレクトロニクス

現代のコンピューターや電子機器の構成要素にはレーザーが含まれており、この最先端技術によって、機器の機能、アクセス、精度、使いやすさが向上しています。

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ツール

• CO2カッティングツール。 CO2レーザーを使った切断工具は、操作が簡単で精度が高く、ナイフのように研ぐ必要がないため、厚い金属やダイヤモンドの切断も可能です。
• ロボットガイドレーザー。 レーザーで布を切断することで、さまざまなデザインの服を作ることができます。 素手で服を作る必要がなくなり、ロボガイドレーザーは、より速く、より正確に、生産性と効率性を高めます。
• 例えば、火星探査機キュリオシティは、レーザーを使った分光器で火星の岩石に含まれる化学物質の種類を調べました。

医学

レーザーは、その精度の高さから、外科医や専門家ががん腫瘍の除去や視力障害の治療に使用するなど、さまざまな手術に役立っています。

ディフェンス

レーザーは、さまざまな種類のミサイルやハイエンドな弾薬にも使用されています。

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NASAリサーチ

NASAでは長年にわたり、地球大気中のさまざまな物質（特にガス）の研究、惑星、小惑星、月などさまざまな天体の表面のマッピングにレーザー技術が活用されてきました。

また、レーザーを使って、レーザー光が月に到達して戻ってくるまでの時間を測定することで、地球と月の距離を評価することができます。

最終的な感想

レーザーとは、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiationの頭文字をとったもので、懐中電灯や太陽光などの通常の光源とは異なります。

レーザー光は他の光源と異なり、同じ波長の波で構成されているため、電球の光よりも細く、明るく、正確です。 そのため、レーザー光は空まで届くことができ、飛行機から見ることができます。

現在、レーザーは医療、防衛、通信、研究、その他さまざまな産業で使用されています。

興味があるのでは？ ダイオードレーザーとは何か？ 興味深い回答です！

• //byjus.com/physics/laser/
• //byjus.com/physics/electromagnetic-field/
• //www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2016/record-breaking_signal_transmission_capacity_paves/
• //spaceplace.nasa.gov/laser/ja/.
• //spaceplace.nasa.gov/mars-curiosity
• //celasers.com/knowledge-center/what-does-laser-stand-for-laser-history-explained
• //www.gentec-eo.com/blog/full-meaning-laser-acronym

特集画像引用：SD-Pictures, Pixabay