レーザーという言葉を聞いて、何を思い浮かべるでしょうか。レーザーポインター、コピー機、レーザープリンター、バーコードスキャナにレーザーマウス、レーザー加工機。レーシックもレーザー技術の応用ですね。

色も実にさまざまで、レーザーポインターであれば赤や緑が一般的ですし、私のマウスは青色のレーザーを使用しているようです。どうしてこんなに色があるのでしょう？そもそもレーザーとはどういった現象のことを指すのでしょうか？

そこで今日は「レーザー」に着目してみました。

 
まずはおなじみWikipediaで調べてみました。

レーザー(laser)とは、光を増幅して放射するレーザー装置を指す。レーザとも呼ばれる。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。
引用元：Wikipedia

指向性やら収束性やら、はたまた誘導放出といった難しそうな単語が並んでいますが、「波長を一定に保っている」ところがポイントのようです。

 
先ほど挙げたレーザーの使用例をみると、「目に見える光」であることが多いですよね。物理の世界では「可視光」と呼んでおり、JIS Z8120の定義ではおおよそ380～750nmの電磁波の波長を指すそうです。これに対し、可視光線より波長の短いものを紫外線、長いものを赤外線と呼んでいます。

波長というのは、電磁波のピーク間の距離のことを指します。

私たちの目で捉えられる範囲というのは非常に限られています。

 
「光」という単語から連想するのは太陽光や蛍光灯ですよね。でも、こういった光は周囲を明るく灯す役割を果たすものの、レーザーのように一点を照射することはできません。また、レーザーは単色ですね。ここに通常の光源とレーザーの違いがあります。
これらを表す言葉が「指向性」と「単色性」です。図で見てみましょう。

通常、光はさまざまな波長が入り混じり、分散している状態です(図左)。ある装置を使用し、その中の一定の波長だけを取り出し、方向と位相を揃え、増幅したものがレーザーです。これを横軸に波長を、縦軸に光の強さをとったグラフで表すと、下図のようになります。

 
上で述べた”ある装置”というのがレーザー発振器です。

レーザー発振器は、キャビティ(光共振器)と、その中に設置された媒質、および媒質をポンピング(電子をより高いエネルギー準位に持ち上げること)するための装置から構成される。キャビティは典型的には、2枚の鏡が向かい合った構造を持っている。(中略)キャビティを形成する鏡のうち一枚を半透鏡にしておけば、そこから一部の光を外部に取り出すことができ、レーザー光が得られる。
引用元：Wikipedia

下図のようなイメージです。

 
レーザーと一言でいっても、レーザーポインターのように一瞬目に入っても特に害のないレベルから、金属加工に用いられる危険性の高いものまであります。これらはJIS規格で下記のように定義されています(引用元：Wikipedia)。

 
今まで特にその原理を意識することなくレーザー機器を使用していましたが、本当に幅広く適用されているんですね。保全の世界では、軸芯出しや、ロールの平行度や工作機械の平面度・スピンドル測定などへ応用されています。

文／いしだ

  イージーレーザー® 製品ページ
  イージーレーザー® 事例ページ