和紙

レーザー
蛇足
今日は、20世紀最大の発明の1つといわれるレーザについてです。
20世紀は電気の時代、21世紀は光の時代。レーザーは今後ますます重要になります。
すでに、私達のまわりには、いろいろなレーザーを使った機器があるんですよ!
身近なところでは、レーザーポインターやレジのバーコード読み取りなど。
科学が苦手な人もがんばって読んでね。(^_-)

■レーザーとは
★レーザー(laser)はlight amplification by stimulated emission of radiationの略です。

一般の光、例えば、太陽の光や電灯の光は自然光と呼ばれます。
この自然光は、波長のことなる光子が無数に集まったものです。ですから、プリズムで光を分けることができて七色になりますね。

これに対してレーザー光は、まったく
同じ波長の光子からなっていて、位相がそろったきわめて純粋な光です。

このことから、いくつかの
特徴的な性質が出てきます。
1.位相がよくそろっているので、ほとんど広がらずに直進します。
2.レンズを使うときわめて微小な点に光を集めることができます。
3.レンズの焦点に光のエネルギーを集中させることができるため、非常に高いエネルギー密度をつくることができます。
4.レーザー光の波はきれいな正弦波の形をしているので、干渉現象を起こしやすくなります。
コヒーレント(英coherent:干渉性)な光と呼ばれます。

■技術の進歩
★ルビーレーザー
世界で初めて作られたレーザが、ルビーレーザです。
使われる石は、
ピンク・サファイアに分類される程度の色の薄いものですが、なぜかルビーレーザと呼ばれてます。
現在は人工のピンク・サファイア結晶が使われています。
発光効率があまり良くないのと、連続した光が出せないなどの理由でしだいに他のレーザ(
YAGレーザなど、YAG:イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶)に置き替わっているようです。

★フェムト秒レーザー
フェムト秒というのは1/1000兆秒のことです。
この短い時間に100億ワットと言うレーザーの出力を集中し、ガラスにあてます。
これで、作ったメモリーは従来のメモリーの1000倍の容量を持ち、1cm3のガラスに DVDにして2000枚分もの容量を可能にします。
しかも書き換え可能にもできます。
このフェムト秒レーザー、いろいろな応用が研究されています。

★青色レーザー
光の三原色は赤・緑・青ですね。ですからディスプレイに使うにはこの三色が必要なのです。しかし、LED(発光ダイオード)、LD(レーザーダイオード)で青色を出すのは困難でした。
近年、青色が可能になり、各種電子機器の表示や交通信号機の青の表示などで実用化されてきています。
また、DVDの書き込みは現在赤色を使っていますが青色が使えると、書き込める情報量が5〜6倍に増えます。
この発明については特許問題などで、いろいろ新聞紙上をにぎわしたので目にした人もいるのでは? 最近ではいろいろな方式が発表されてきています。
そして現在は、更に波長の短い紫外域での開発競争に移ってきています。

■用途
★長さの単位
昔はメートル原器が基準として使われていました。
しかし、1983年に、光の速さが一定なら光の波長がものさしとして使えるだろうということで、
1メートルは1秒間に真空中で光が進む距離の299792458分の1と定められました。
実用的には、よう素安定化ヘリウムネオンレーザ(精度10の-11乗)と、メタン安定化ヘリウムネオンレーザ(10の-13乗)の「光の波長」を使うことが国際的に勧告されています。

★レーザーメス
これは医師の滝澤利明氏と技術者(日本科学工業→持田製薬)によって、世界に先駆け、開発されました。
開発の経緯は、新潮文庫「レーザー・メス 神の指先」(大宅壮一ノンフィクション賞受賞)に詳しく、NHKの「プロジェクトX」でも放映されました。

★レーザーによる近視治療
波長の短い、エキシマレーザーというレーザー光線で角膜の一部分を削って、近視をなおすものです。
欧米では広く行われており、1998年4月に日本でも認可になりました。
最近では、遠視や乱視も治せるようです。

★光メディア
デジタル記録用メディアも、以前の磁気を使ったものから、CD、MD、DVDなどレーザを利用した大容量の光メディアへと移行していますね。
レーザー光は集光性がよくて、直径1〜2μ(ミクロン)にまで、絞りこむことができるので高密度に記録できるのです。

★光通信
レーザー光の周波数は、電波やマイクロ波と比べても、けた違いに高いので、大量の情報を伝えることが出来ます。
また、使われる石英ファイバーは透明度が高く、光はほとんど減衰しないで進みます。ですから長い距離、中継しないで伝送できるメリットもあります。
多くの種類の波を一つのファイバーの中に同時に通す技術など、運べる情報はますます多くなるようです。

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