4_Laser.dvi

レーザー

1

レーザーの開発

・1905 年 A.Einstein 光電効果：光の粒子性  ・1917 年 A.Einstein 誘導放出の理論  ・1954 年 C.H.Townes （米） メーザーの発明 MASER

Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation 誘導輻射によるマイクロ波増幅 アンモニアガスで 周波数 23.9 GHz 波長 1.26 cm マイクロ波 ・1960 年 T.H.Maiman （米） ルビーレーザーの発振 LASER

Light Amplification by Stimulated Emissin of Radiation  ７月７日 長さ約１ cm の円柱状の人工ルビー

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レーザーの原理

基底状態の原子 基底状態の原子  (エネルギー最低の状態） ⏐ ⏐ ⏐ ⏐  励起 原子の励起： 高いエネルギー状態に移る 原子を励起する  ⏐ ⏐ ⏐ ⏐  自然放出：元にもどる 光の放出 電磁波の自然放出過程  ⏐ ⏐ ⏐ ⏐  誘導放出： 別に励起した電子がある場合 同じエネルギーの光で誘発される ⇒ 光の増幅 位相が一致 (コヒーレント) 誘導放出過程  反転分布状態の実現（増幅） 通常は基底状態にある原子が多数 ↓ 励起状態の方を多くする    誘導放出が効率的に行なわれる

共振 両端の鏡で定常波を作る  L = nλ 2 偏光性 ブリュースター窓を使って、垂直方向だけを透過させ、直線偏光にする

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レーザーの特徴

・指向性（広がらない，直進性） 光通信，レーザーレーダー レーザースキャナー，光ディスク ・高エネルギー密度 効率がよくないため、平均出力は強くないが、狭い領域に集中するため、エネルギー密度は大きい レーザー加工，レーザーメス ・可干渉性（位相が一致 コヒーレント） ホログラフィ，精密計測 ・単色性（スペクトル幅が小さい） 量子力学的効果：不連続順位からのエネルギー放出 分光分析，同位体分離 =⇒  制御しやすい

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種類

レ ー ザ ー 発 振 波 長 発振年 市販年 色 ル ビ ー 694ｎｍ 1960 1963 赤 固体 Nd：ガラス 1.06μｍ 1961 1968 赤外 〃 He‐Ne 633ｎｍ 1962 1962 橙 気体 半 導 体 0.9μｍ 1962 1965 赤外 固体 炭酸ガス 10.6μｍ 1964 1966 〃 気体 Nd：YAG 1.06μｍ 1964 1965 〃 固体 ヨ ウ 素 1.315μｍ 1964 1983 〃 気体 Arイオン 488，514 ｎｍ 1964 1966 青緑 〃 窒 素 337ｎｍ 1966 1969 紫外 〃 銅 蒸 気 510，578 ｎｍ 1966 1981 緑 黄 〃 色素 (パルス) 320∼970 ｎｍ 1966 1969 液体 He‐Cd 442，325 ｎｍ 1968 1970 青 紫外 気体 エ キ シ マ 1975 1976 紫外 〃 アレキサンドライト 700∼815 ｎｍ 1977 1981 赤 固体 ・気体レーザー： レーザー媒質：気体の活性原子（あるいは分子）またはそれを含む混合気体 おもに放電あるいは電子ビームによって励起される 炭酸ガスレーザー，He‐Ne レーザー，Ar イオンレーザー ・固体レーザー： レーザー媒質：結晶やガラスなどの固体を母材とし，その中に活性原子を均一に分布 おもに光（ランプあるいは別のレーザー）によって励起される ルビーレーザー，Nd：YAG レーザー，Nd：ガラスレーザー ・液体レーザー： レーザー媒質：アルコールなどの液体に活性分子（色素など）を溶かしたもの おもに光によって励起される 色素レーザー ・半導体レーザー： ダブルヘテロ構造の半導体で作られ、電圧の印加による発光によって誘引される 小型で高効率 ・自由電子レーザー： 加速器でで高速化された電子を強磁場で曲げたときに発生するシンクロトロン放射光を利用 反転分布を必要としない 小型化は難しく、研究用、軍用？

5

固体レーザー

媒質：結晶やガラスなどの固体を母材とし，その中に活性原子を均一に分布 一般的に気体などに比べ密度が大きいため、高出力 放熱が悪く、連続発振にむかず、パルス発振が多い 光励起：フラッシュランプ（パルス用） アークランプ（連続励起用）

5.1

ルビーレーザー

酸化アルミ結晶にクロムをドープ Al₂O₃+ Cr₂O₃(0.05%) パルス発振  ３準位レーザー ルビー  クロム 

5.2

Nd

：YAG レーザー

Nd3+：Y₃Al₃O₁₂ ネオジウム イオンをドープ イットリウム・ アルミニウム・ ガーネット 結晶  Nd3+→ Y3+ に置換 連続発振も可  3∼ 400 W ４準位レーザー   YAG   ネオジウム 1.06μm (近赤外線） 他に  0.94 μm、1.3 ∼ 1.4 μm、2.098 μm ３準位レーザーに比べ、終状態が基底準位でないため高効率  固体レーザーの主力：レーザー加工用  CO₂に比べ、波長が 1/10 で、細かい加工に適する （半導体、電子部品の加工） 医療用  基礎研究用

5.3

波長可変固体レーザー

アレキサンドライト（ Cr3+：BeAl₂O₄ ） 700∼ 818 nm エメラルド （ Cr3+：Be3Al₂(SiO₃)₆ ） 720 ∼ 842 nm GSGG （ Cr3+：Gd₃Sc₂Ga₃O₁₂ ） 742 ∼ 842 nm チタンサファイア（ Ti3+：Al2O₃ ） 680 ∼ 1100 nm 結晶電場弱い ⏐  エネルギー状態に幅 格子の振動エネルギー ５準位

5.4

ファイバーレーザー

光ファイバーのコア部分をレーザー媒質 (希土類を添加）：冷却効率がよい  → 連続発振   Er：1.55μm Yb：1.075μm(∼10kW 級も) 媒質を長くできる → 増幅が大きく、強く、品質のよいレーザー 長距離通信用に最初は 赤外 1.55μm 最近は加工用にも使われる 出力 ∼100W 高効率 ∼10 ％

6

気体レーザー

媒質：気体の活性原子（あるいは分子）またはそれを含む混合気体  固体に比べ、媒質を均一にしやすく、放熱もよいので連続発振

6.1

He-Ne

レーザー

低出力 ： 1∼10 mW 寿命 ： 2∼3 万時間（ハードシール技術） 連続発振 （最初に発明された連続発振レーザー） 草分け的存在で、低出力で効率もよくないが長時間安定に連続波が取り出せる  Neだけでは発振できるほど励起できないので、励起しやすい He を混合する （ He と Ne の励起準位が ほぼ等しい ） 近赤外 1.15μm オリジナル 赤色 632.8 nm 緑色 543.5 nm 最近 混合ガス 1∼3 Torr （0.00132∼0.004 気圧） 赤 ： He：Ne ＝５：１ 放電電圧 数 kV トリガー電圧 10 kV 放電電流 2∼3 mA 効率 0.01∼0.1 ％ 発振パワー小  0.1∼5 mW

6.2

Ar

＋

_{イオンレーザー}

水冷 : 寿命 1∼2 千時間 連続出力 数 10 W 空冷 : 寿命 3 千∼1 万時間 出力 数 10 mW 100W以上の高出力のものも開発されている  装置複雑、高価格、短寿命 緑色 514.5 nm 青色 488 nm を発振できるのが特徴  1 Torr以下 低電圧 ∼100 V 大電流 ∼10 A

⇒

効率悪い イオン利用のため、レーザー管の発熱大 連続発振  カラースキャナー光源、 眼治療用に

6.3

炭酸ガスレーザー

CO₂分子がレーザー媒質 ＋ N₂ ＋ He : 混合ガス CO₂： 5% N₂： 15% CO₂ の上位レベルよりわずかに高く、効率よくポンピング He： 80% 冷却作用 下位レベルの除去  10.6μm 9.6μm (遠赤外） 大出力 連続発振 数 MW 高効率 15∼30% 振動，回転モード ← 分子の特徴 ： 量子化され，不連続エネルギーの状態 振動レベル間の遷移が主だが，回転モードのため波長可変レーザーとなる。 レーザー加工（金属切断、穴あけ、溶接） 医療用 半導体についで多く生産

6.4

エキシマレーザー

excimer＝ excited dimer 励起状態でのみ存在する分子 紫外域の高出力レーザー 気体  3∼6 気圧 パルス発振：50 ∼ 200 W   一般に効率がよくない：エネルギー効率１% 程度 下位レベルがなく、励起されれば常に反転分布となる

KrFエキシマレーザー クリプトン・フッ素 Krと F2は通常は反応しない 放電すると、Kr がイオン化し、F₂ と結合し、エキシマを作る ’70代初 効率悪く，電子ビーム発振のみ ’75希ガスハライドエキシマ電子ビーム発振 ’76 UV予備電離型放電励起で発振 ↓ 実用化 希ガスエキシマ：液体 Xe(初）、Xe₂、Kr₂、Ar₂ 希ガスハライドエキシマ：KrF(最初に実用化)、XeF(実用化)、ArF(実用化)、XeCl、… 0.248 0.308 0.193 0.351μm 水銀ハライドエキシマ：HgBr、HgCl、HgI 液晶ディスプレイの多結晶シリコン TFT のレーザーアニール（焼き直し) に使われている   −→  低温での（500 ℃程度）の処理 半導体加工  眼の手術（紫外線）

6.5

金属蒸気レーザー

銅、金、HeCd   パルス発振

銅蒸気レーザー 耐熱セラミックチューブ内で 1,500 ℃ 程度加熱し、蒸気に放電 511nm(緑)、578nm(黄) 発振ゲインは高く、400 Ｗも可 → ウラン濃縮（同位体分離）に  パルス幅狭く (20∼40ns)、ピーク出力大 (40kW)  → 高速写真の光源に  大型で、運転費高い HeCdレーザー 250℃以上に加熱 Heガスの中で、放電  325nm(紫外)、442nm(青) 出力:442nm で∼150mW、325nm で∼40mW  → バイオテクノロジーなどの研究用途

7

液体レーザー ＝ 色素レーザー

有機色素分子をアルコールなどに溶かした液体レーザーで、おもに光によって励起 固体ほど密度が高くはないが、気体のように媒質の均一化が容易  波長可変が特徴  0.3∼1.2 μm 近紫外∼可視∼近赤外 パルス発振  連続波長可変レーザー (波長の調整が容易) ４準位 4  吸収帯 ポンピング  3  レーザー始状態  2  レーザー終状態  1  基底状態  多数原子の集合のため準位に幅（回転や振動のため）ができる 第一励起準位 S1 −→ 基底 S0でレーザー発振 三重項状態 T₁→ T₂ の遷移で光吸収⇒ レーザーの妨げ ⇑ 短パルス光励起で← T₁ に蓄積する前に

⇒

パルス発振 眼やガンの光化学的治療，研究用

8

半導体レーザー

生産量最大 光通信，ＣＤ用など 小型軽量、高効率（20∼30 ％）、低価格  短パルス発光（∼10 億回/秒）、連続発振  1962年  GE、IBM、イリノイ大、MIT などで動作確認の報告された （−196 ℃で 850nm の赤外発光  GaAs ）  イリノイ大の N.Holonyak は GaP で 650nm の赤色レーザー発振にも成功 1970年に室温連続発振に成功（ダブルヘテロ構造） 狭い領域から発振されるので、回折のため拡がる（20◦∼40◦）：直進性悪い ダブルヘテロ構造 波長の幅：小さい

GaAlAs ガリウム アルミニウム ヒ素 780 nm 赤∼近赤外 ＣＤ，レーザープリンタの光源 １ W → 高出力化 現在では 10 W 以上 パルス発振で∼50 W InGaAsP インジウム ガリウム ヒ素 リン 1.3μm、1.5 μm 近赤外 長距離光ファイバ通信用光源 AlGaInP アルミニウム ガリウム インジウム リン 650 nm 赤色 580 nm 黄色 → 短波長化 液体窒素温度 77 ｋで連続発振 0.67μm で 100 mW 以上も可能になった GaN 窒化ガリウム、InGaN インジウム ガリウム 窒素 400 nm 青紫  ブルーレイ GaN 窒化ガリウム 531 nm 緑 住友電工が 2009 年に完成

9

自由電子レーザー：

FEL

加速器で高速化された電子を横向きの強磁場（磁石を数 cm 周期×100 セット）で曲げたときに発生す るシンクロトロン放射光を利用 反転分布を必要としない。高出力も可能 小型化は難しく、研究用、軍用？ 18μm 以上の長波長の赤外線レーザーに有効（通常のレーザーでは不可） 1999年以来、バンダービルト大学で脳腫瘍の切除治療 6.45μm でタンパク質、水分子の両方に共鳴し他に損傷なく患部を蒸発できる 150 nm以下の紫外線レーザーにも適用（反射鏡は使えずシングルパルス型） 理論的には MW の ＦＥＬ でミサイル迎撃可能

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Ｘ線レーザー

1 ˚A程度のＸ線レーザーの開発 ⇒ ＳＬＡＣ、ユタ大学、ローレンスリバモア

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化学レーザー

化学反応のエネルギーを使って、励起し、レーザーを発振  出力は大きいが ( 数 MW ）、装置も大型 軍用 (ミサイル迎撃）、レーザー核融合、金属加工 フッ化水素レーザー Hydrogen Fluoride (HF) エチレンと三フッ化窒素の混合物を燃焼 → 励起フッ素と水素の反応 → 励起フッ化水素分子 HF∗からレーザー 中赤外：2.7∼2.9μm  → 大気に吸収される 重水素を使うと、3.8μm となり、空中でも使える：フッ化重水素レーザー   Deuterium Fluoride (DF) フッ化水素は毒性が強い

酸素ヨウ素化学レーザー Chemical Oxygen Iodine Laser (COIL) 過酸化水素、水酸化ナトリウム（水酸化カリウム）、塩素の混合物を燃焼  → 励起状態の酸素分子で、ヨウ素原子を励起 (超音速で噴出) → 断熱膨張により、−145 ℃に温度低下し、レーザー発振 2NaOH + Cl₂ + H₂O₂ → 2NaCl + O∗₂+ 2H₂O (2KOH) 近赤外：1.32μm  → 光ファイバーでの吸収が非常に小さい：金属加工 大出力、高効率 発生する水により、ガラス窓が曇る 大量のハロゲン化合物が放出される（オゾン層への影響大） 過酸化水素 (直前に製造)、水酸化アルカリ は非常に反応性が強く、危険  1978年 アメリカで 4mW で初発振 → 現在は メガ W 級 日本では 川崎重工業の 10kW → 原子炉の遠隔操作解体 (光ファイバー利用) などに利用 トリクロロアミン (NCl3)、水素原子 (H)、ヨウ化水素 (HI) ：全気相化学ヨウ素レーザー

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レーザーの安全基準

・クラス１ 人体に影響を与えない低い出力。0.39μW 以下 ・クラス２ 可視光領域 (400nm∼700nm) のレーザーで、人体の防御反応により障害を回避しうる程度の出力。 1mW以下 ・クラス２ M クラス２で、光学機械の光源として使う場合によってはまぶしさや眩惑など嫌悪感を伴う場合がある もの。 ・クラス３ 直接目に入ることが危険とされるレベルのレーザーで、可視光領域ではクラス２の５倍程度 (5mW) ま でのもの。 可視光以外ではクラス１の５倍程度までのもの。 肉眼で使う光学機械の光源としては推奨しない。 ・クラス３ B 直接目に入ると障害を伴うレーザー。連続発振レーザーで 0.5W 以下のもの。 直視をしなければ安全レベル。 使用に際しては装置に鍵やインターロックを取り付ける必要がある。 使用中である旨の警告表示が必要。 人体に対してはクラス３以下の基準になるよう保護メガネや保護板を使用する必要がある。 ・クラス４ 使用に関しては最も注意を要する。 レーザーの直接光はもとより、反射、散乱した光でも目に障害を与える危険があるもの。 出力で 0.5W 以上のもの。 使用に際しては装置に鍵やインターロックを取り付ける必要がある。 使用中である旨の警告表示が必要。 人体に対してはクラス３ B 以下の基準になるよう保護メガネや保護板を使用する必要がある。 このクラスのレーザーでは、使用する管理区間を決め、クラス４のレーザーを使用していることを知 らしめる標識を管理出入り口に表示し、不用意にレーザー光をみない工夫 (遮蔽板で囲いを設ける) を する必要がある。

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光通信

・光ファイバー通信システム 光源： 半導体レーザー (近赤外 InGaAsP 1.48μm）  可視光、紫外線は光ファイバ ー中での減衰が大きい   （波長が長いほど、減衰は少ない） 光伝走路： 光ファイバ ー 光検出器： フォトダイオード 光ファイバの特徴 “ 銅線に比べ ” ・）原料（SiO₂）は無尽蔵 ・）細くて軽い ・）電磁誘導を受けない ・）低損失で中継距離が長い ∼70km ・）伝送容量が大きい (300 倍) ・）絶縁体（電流を通さない) ：発火の危険なし ・宇宙光通信    Nd：YAG、 半導体 GaAlAs

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レーザーレーダー

Laser Radar

ライダー

Lidar

：

Light Detection and Ranging

レーザーパルス光を送信し，被測定物体との往復距離を測定し，距離を求める 赤外線（半導体 パルス）

・人工衛星に反射板 → 地形，交通監視  晴天時：短波長 Nd：YAG、 GaAlAs 悪天候：長波長 CO₂ ・宇宙船にレーザーレーダー（NASA の計画） 高層大気の気圧，温度，湿度，エアロゾル 特定の大気分子の吸収線と   ずれた波長のレーザ  反射光の 強度の違いから “ 差分吸収型 ” アレキサンドライト 701∼826 nm チタン・サファイア Ti：Al2O₃ 660∼986 nm 水蒸気 Co：MgF₂ 1.5∼2.3μm メタン CH₄ 測定用 Nd：YAG ∼1.06μm エアロゾル ・大気汚染観測  SO₂ NO₂ オゾン ・水系汚染  Nd：YAG 紫外レーザー 油汚染，植物プランクトンの発生 ・レーザー誘導爆弾 LGB(Laser-guided bombs) レーザーホーミング（追尾装置）：ベトナム戦争  マーベリック：コソボ、アフガン戦争 赤外線センサーで目標物を視認  目標にレーザーを照射して、レーザーを反射させる 反射レーザーによって爆弾は誘導される

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土木工事、測長機用レーザー

・トンネル掘削用レーザー 自動掘削機の方向指示 A₁ の穴を通して、A2 にレーザーが当たっていれば、正しい方向を向いている ・精密測長機 He-Ne 632.8 nm（赤色）を使って、波長の１/４の精度（0.15μm）の変化を干渉縞の変化で測定 LSIなどの精密機器の測定  単一波長のレーザー光をハーフミラー M で分割し、固定鏡 A で反射された光と、測定したいも の B で反射された光とを観測し、その干渉縞に移動によって、波長の１/４の精度で測定物の移 動を知る ・物質の一様性 上の精密測定と原理的に同じ  He-Ne 632.8 nm（赤色） 光路中に透明な結晶を起き、干渉縞に移動によって、不純物の含有を調べる  結晶、金属、半導体などの表面で反射させ、表面の傷を調べる

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レーザースキャナ

・レーザーショー 夜空や壁に Ar+ イオンレーザー 青緑  Kr+ イオンレーザー 赤色 ・ホログラフィ 回折格子 1948年 D．Gabor（英）の提案 光の振幅と位相情報を記録 参照光 R と物体 O’ の回折格子による 干渉パターンを H に記録 参照光と同じレーザーにより再現 レーザーをハーフミラーで２分割 し、参照光と物体の反射光による 干渉パターンを記録 参照光と同じレーザーにより再現 ・バーコードリーダー レジスター用バーコードリーダー：レーザービームをポリゴンミラー（回転多面鏡) に反射させ、 バーコードを高速スキャン  反射光をフォトダイオードで読み取る 照射を目で確認するため、赤色レーザーが使われる ハンディタイプのバーコードリーダーには普通の発光ダイオードで十分 ・レーザープリンタ 低速機 半導体レーザー：近赤外  高速機 He-Ne ・カラーレーザースキャナー 空冷 Ar+イオンレーザー：緑、青色 ４色（赤、黄、青、黒）に対応した４つのフィルタを通し、反射光の強さに応じた色分解フィル ムを作る

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光ディスク

・コンパクトディスク CD CD-ROM 読み込み専用：ビットはプレスしてある  CD-R １回だけ書き込み可：書き込みは強いレーザーで記録層の色素分解で CD-RW 何回でも記録化：相変化記録材料を使い、結晶層とアモルファス層（記録層) の反射率の違いで 記録用 Ar+イオンレーザー 488 nm（青色） 半導体レーザー 780 nm（赤外） ピックアップ用 He-Ne、 半導体 0.4μm 程度の幅のピットをアクリル樹脂上に記録しピット幅より広いピックアップレーザーで 読み取り∼.8 μm   ビットの深さはレーザー波長の半分、または 1.5 倍にとり、ビットの底で反射したものと周辺部 で反射したものとが反位相になるようにして、打ち消しあう

・Digital Video Disc DVD

CD-RWの発展形 

相変化記録材料を使い、結晶層とアモルファス層（記録層) の反射率の違いで

・Blue Ray Disc BD

波長の短いレーザー：青色（窒素ガリウム系半導体レーザー） CD DVD BD(ブルーレイディスク) 波長 赤外 赤 青 780nm 650nm 405nm 最小ビット長 870nm 400nm 150nm 容量 700MB 4.7GB × 2 25GB× 2

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レーザー加工：熱の利用

・表面温度が融点より低い場合 表面硬化：焼き入れ ・融点より高く，沸点より低い場合 アモルファス化：レーザーグレージング 一様均質の合金層の形成 Pd-Cu-Si合金，Ni 合金 表面合金化 ・沸点より高い場合 除去：切断，穴あけ，マーキング，トリミング スクライビング（ IC チップの満切り分離 ） 溶接： ダイヤモンド加工  収束したレーザー光で高温溶融状態にし、蒸発させる                  CO₂レーザー 10kW以上の大出力 遠赤外（金属切断、穴あけ、溶接） Nd：YAG レーザー 5.5kW 近赤外（細かい加工、CO2領域をカバーしつつある） ファイバーレーザー 10kW∼100W 近赤外 1.55μm

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レーザー加工：フォトンエネルギー

紫外域のエキシマレーザー ・）低音プロセス ・）副反応少なく，高品位物質が作れる ・）局所的，微細加工が可能 ・レーザーリソグラフィ  KrFエキシマレーザー（248 nm）で 超 LSI パターン レジストレスエッチング；エッチング用反応ガス Cl₂← Si 用

・レーザー CVD （ Chemical Vapor Deposition ） 薄膜形成

金属膜  ガス状分子 トリメチルアルミニウム ⏐  Al(CH₃)₃ 光解離した Al が堆積 絶縁膜   Al(CH₃)₃と N₂O エチレン C₂H₂ と 水素 H₂ ⏐  ArFエキシマ ⏐  酸化アルミニウム膜 Al2O₃ ダイヤモンド膜 C 半導体膜   Zn(CH₃)₂ ＋ NO₂ (CH₃)₃InP(CH₃)₃ ＋ P(CH₃)₃ ⏐  ⏐ ZnO   InP ・レーザードーピング 太陽電池    Al(CH₃)₃ or B(CH₃)₃ ガス分子 ⏐  エキシマレーザー Al or Bが解離 ｎ型シリコン基板にドープ    ｐｎ接合太陽電池

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レーザー医療

・）非接触治療 ： 痛みも少なく，感染の恐れも少ない ・）止血・凝固性を伴い，出血も少ない ・）光化学的治療も可能で，無血で局所的 ・）光ファイバ利用で，体内の治療も可能 ・レーザーメス CO₂ 皮膚表面で吸収 Nd：YAG ある程度内部にも浸透 最近は 赤外高出力半導体レーザーも レーザー光は皮膚表面の水分に吸収される ∼1000 ℃前後に 温度上昇により水分が蒸発し，表皮が破壊，切開 切開面は炭化し，血管の切り口は収縮，癒着 ・レーザー光凝固 網膜剥離の治療  514.5 nmの Ar+イオンレーザーで凝固，癒着 ・熱治療 歯のエナメル質をレーザー光で溶融し，虫歯予防 あざの削除、美容  レーザー鍼灸

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レーザー誘雷法

高エネルギーレーザーで雷雲と避雷針を結び、静電気を誘導する エネルギーが足りず、実験段階

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レーザー濃縮

235_Uの濃縮 235_Uと238_{Uでは励起に必要なエネルギーが異なることを利用し、}235_{Uにあわせた波長のレー} ザーを照射し、イオン化して電気的に回収する → 実用化はまだ

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慣性核融合

41₁H→4₂He + 2e++ 27.05MeV Coulomb力が妨害 ∼ 0.29MeV ∼ 34 億℃ ＤＴ反応 2 1D +31T→42He +n + 17.6MeV Tは天然には存在しない（半減期１２年でβ崩壊） 6 3Li +n →42He +31T + 4.8MeV 7 3Li +n →42He +31T +n − 2.47MeV

ＤＤ反応 2 1D +21D→32He +n + 3.27MeV 2 1D +21D→31T +p + 4.03MeV Dは水素中に 1/650 放射性の T を発生 エネルギー効率が悪い 高温、高密度に保持する必要がある：閉じこめ Gekko, Water Fall型

（大阪大学）（米ローレンスリバモア）

参考文献

安藤幸司 「半導体レーザーが一番わかる」  2011 年 技術評論社 潮秀樹 「光学とレーザーの基本と仕組み」  2010 年 秀和システム B.E.A.Saleh、M.C.Teich  「基本 光工学２」（尾崎義春、朝倉利光 訳）  2008 年 森北   出版 谷腰欣司 「レーザー技術入門講座」  2007 年 電波新聞社 陳軍、山本将史 「光とレーザー」  2006 年 オーム社 谷腰欣司 「レーザのはなし」  2000 年 日本実業出版社 大津元一 「入門レーザー」  1997 年 裳華房 小林春洋 「レーザのはなし 第２版」  1992 年 日刊工業新聞社 J.Wilson、J.F.B.Hawkes  「レーザ入門＜基礎から応用まで＞」（姫野俊一他 訳）  1992   年 森北出版 佐伯平二 「レーザーのはなし」  1991 年 技報堂出版  佐藤卓蔵 「レーザー」  1987 年 電気書院