「コヒーレント」な光「レーザー」とは何か？ : サイエンスジャーナル

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「レーザー」というと、ウルトラマンやＳＦ小説の世界では、怪獣を退治したり、物を破壊したりする「恐ろしい光線」のイメージがある。しかし実際のところはそんなに怖くない。普通の光だって強いとやけどしたり、物を溶かしたりする。レーザーでも同じだ。

身近なところでＣＤ・ＭＤプレーヤーやレーザープリンター、光通信、バーコードスキャナーなどに半導体レーザーが使われている。半導体は少ない電圧で容易に電子が励起し、誘導放出されたレーザー光が発生するため、さまざまな応用が進んでいる。

レーザーとは何だろうか？ふつうの光とどこが違うのだろうか？

ふつうの光は、例えば太陽だと７色の虹の光以外に紫外線、赤外線などさまざまな電磁波の集まりでできている。これに対してレーザーは単色で、強力で、まっすぐ進む光である。

レーザーには３つの特徴がある。一つはただ１つの波長の色でできていること。つまり単色である。２番目の特徴はその色の位相が一致することだ。この結果、強い光になる。もう一つの特徴は指向性が高いこと。まっすぐ進むことである。ふつうの光は広がるのに対し、レーザーはまっすぐ進む。

レーザーは出力の低いものでも、直視すると失明の危険があり注意が必要である。今日はレーザーについて調べる。（参考HP　Wikipedia）

レーザーとは何か？

レーザー (Laser) とは、光（電磁波）を増幅し、コヒーレントな光を発生させる装置（レーザー装置）またはその光（レーザー光）をさす。レーザー光は指向性や収束性に優れており、また、発生する電磁波の波長を一定に保つことができる。レーザーの名は、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（輻射の誘導放出による光増幅）の頭字語（アクロニム）から名付けられた。

コヒーレントな光とは何か？

コヒーレントとは波の位相が合う状態のことを指し、波動が干渉しあって増幅したり減衰する現象のことです。

コヒーレントとは、２つの波動で、干渉が起きやすいことをコヒーレンスが優れているといいます。
干渉が起きる波動をコヒーレントな波動、そうでない波動をインコヒーレントな波動と呼びます。

レーザーの種類

レーザーは媒体（誘導放出を起こす物質）によっていくつかの種類に分けられる。

固体レーザー
媒体が固体であるものを固体レーザーという。クロムイオンをサファイア結晶に混入させたルビーレーザーやネオジムイオンをYAG（イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）に入れたYAGレーザー（正確にはNd: YAGレーザーと記述する）が代表的である。YAGレーザーは波長が1064nmの光（赤外線）を発するが、非線形光学結晶を用いて高調波を発生させることによって、波長532nmの緑色の光や355nmの紫外線なども出すことができる装置もある。

レーザーダイオードでNd:YAGなどの固体媒体を励起して発振させるレーザーをDPSS(ダイオード励起固体レーザー)という。非線形結晶で高調波を発生させ出力することが多い。

液体レーザー
媒体が液体であるレーザーを液体レーザーといい、色素分子を有機溶媒（アルコールなど）に溶かした色素レーザーがよく利用されている。色素レーザーの利点は使用する色素や共振器の調節によって発振波長を自由に、かつ連続的に選択できることである。

ガスレーザー
媒体が気体のものはガスレーザーと呼ばれ、炭酸ガスレーザー（赤外線）やヘリウム・ネオンレーザー（赤色）、希ガスを使ったエキシマレーザーなどがある。

半導体レーザー
媒体が半導体である物は、固体レーザーとは区別され半導体レーザーあるいはレーザーダイオード（LD）と呼ばれている。レーザーポインターやパソコン内でのCD・DVDの読み取りなどの低出力でもよいレーザーに主に使用されている。安価で小型なため、利用が広まっている。

自由電子レーザー
真空中で光速に近い自由電子に磁界を加え進路を変えるとき発生するレーザー光があり、自由電子レーザーと呼ばれている。また、発生するレーザー光によって、赤外線レーザー・可視光レーザー・紫外線レーザーなどに分けられる。

レーザーの応用
医療分野
歯科用レーザー
レーシック（眼科）
ホクロ・メラニン斑の除去（皮膚科）

科学分野
測量計（光波測距儀）、粒径分析、非破壊検査
レーザー走査顕微鏡
レーザー送電
レーザー分光
レーザー核融合
レーザー冷却
宇宙船の推進（レーザー推進）

情報・家電分野
指し棒|指示棒の代わりとしてのレーザーポインター
コンパクトディスク|CD・DVD等（光磁気ディスク|MO・ミニディスク|MD）光学ドライブやレコードの読み取り（或いは書き込み）
光ファイバーを用いた通信用光源
レーザープリンタ
バーコードスキャナ
レーザーマウス
ソニー製デジタルカメラのサイバーショットの一部機種（F828やV1など）に装備されているAF補助光システムである、「ホログラフィックAF」

工業分野
レーザー加工機（切断、穴あけ、彫刻など）
レーザー溶接
レーザーマーキング
はんだ付け、ワイヤーストリッピング

軍事
銃の照準器（レーザー・ドットサイト）
レーザー誘導（誘導爆弾）
目潰し用レーザー兵器（規制が議論されている兵器）
対空レーザー兵器 (戦術高エネルギーレーザー|THEL)
弾道ミサイル迎撃用空中発射レーザー (AL-1 (航空機)|AL-1A, A-60_(航空機)|A-)

娯楽
レーザーライトショー

建築
避雷装置（レーザーで大気を電離して避雷針にする）