工科系学生のための 光・レーザ工学入門

工科系学生のための 光・レーザ工学入門

工科系の学部・学科で学ぶ学生を対象とした光・レーザに関する必要最低限の項目に絞って記述された入門書である。

ジャンル
発行年月日
2016/10/20
判型
A5
ページ数
174ページ
ISBN
978-4-339-00889-0
  • 内容紹介
  • 目次
  • 著者紹介

本書は,工科系の学部・学科で学ぶ学生を対象とした光・レーザに関する入門書である。量子論による説明を避け,直感的イメージの構築を重要視し,レーザをツールとして活用するための必要最低限の項目に絞って記述されている。

第1章 光の基本的性質
1-1 波動としての光の性質
 1-1-1 光の直進
 1-1-2 光の反射・屈折
 1-1-3 全反射
 1-1-4 干渉・回折
 1-1-5 ヤングの実験
 1-1-6 偏光
 1-1-7 散乱
1-2 粒子としての光の性質
 1-2-1 黒体放射のスペクトル
 1-2-2 光電効果
 1-2-3 物質波
 1-2-4 コンプトン効果
 1-2-5 不確定性原理
1-3 光と電子の相互作用
 1-3-1 エネルギー準位
 1-3-2 光の吸収と放出
演習問題

第2章 光源
2-1 熱放射
 2-1-1 白熱電球
 2-1-2 太陽光
2-2 電子の準位間遷移による光放射
 2-2-1 放電管からの発光
 2-2-2 発光ダイオード
演習問題

第3章 レーザ
3-1 レーザ開発の歴史
3-2 レーザの基本的性質
 3-2-1 指向性
 3-2-2 単色性
 3-2-3 可干渉性
3-3 レーザの原理
 3-3-1 自然放出と誘導放出
 3-3-2 反転分布
 3-3-3 光増幅器の利得
 3-3-4 利得飽和
 3-3-5 レーザ発振と光共振器
 3-3-6 光共振器と縦モード
 3-3-7 レーザの発振条件
 3-3-8 光共振器から出力されたレーザ光の性質
 3-3-9 光共振器と横モード
 3-3-10 球面ミラーによる光共振器
 3-3-11 ガウスビームの伝搬
3-4 レーザの基本構成
3-5 レーザ媒質の励起方法
 3-5-1 放電励起
 3-5-2 光励起
 3-5-3 電流による励起
演習問題

第4章 レーザ光の特性評価
4-1 連続発振とパルス発振
4-2 レーザの特性評価
 4-2-1 レーザ出力(パワー,エネルギー)の評価
 4-2-2 パルスレーザにおける平均パワー
 4-2-3 パルスレーザにおけるピークパワー
 4-2-4 パワー密度
 4-2-5 レーザ出力の測定方法
 4-2-6 レーザの集光特性評価
 4-2-7 レーザ集光径の測定方法とビーム品質の評価
演習問題

第5章 各種レーザ
5-1 気体レーザ
 5-1-1 He-Neレーザ
 5-1-2 Ar+レーザ
 5-1-3 CO2レーザ
 5-1-4 エキシマレーザ
5-2 固体レーザ
 5-2-1 Nd:YAGレーザ
 5-2-2 Nd:Glassレーザ
 5-2-3 Ti:Saphireレーザ
 5-2-4 Cr:Saphire(ルビー)レーザ
5-3 液体レーザ
 5-3-1 色素レーザの構成例
 5-3-2 色素レーザ
5-4 半導体レーザ
 5-4-1 半導体レーザの基本構造
 5-4-2 代表的な半導体レーザ
5-5 ファイバレーザ
 5-5-1 光ファイバ
 5-5-2 ファイバレーザの特長
5-6 X線レーザ
 5-6-1 X線
 5-6-2 X線レーザの構成
5-7 自由電子レーザ
 5-7-1 制動放射
 5-7-2 自由電子レーザの構成
演習問題

第6章 レーザ制御
6-1 光共振器内部でのレーザ制御
 6-1-1 Qスイッチング
 6-1-2 モード同期
 6-1-3 パルス幅の可変
6-2 光共振器外部でのレーザ制御
 6-2-1 レーザ光の進路変更
 6-2-2 レーザ光の集光
 6-2-3 レーザ光の結像
 6-2-4 アラインメント
 6-2-5 レーザ光の空間フィルタリング
 6-2-6 レーザ光の偏光制御
 6-2-7 レーザ光のパワー制御
 6-2-8 レーザ光の高調波変換
 6-2-9 チャープパルス増幅
演習問題

第7章 レーザの応用
7-1 光ディスクによる情報の再生・記録
7-2 レーザ計測
 7-2-1 指向性の利用
 7-2-2 可干渉性の利用
7-3 光通信
 7-3-1 伝送損失
 7-3-2 高速・大容量光通信
7-4 照明
7-5 レーザ加工
 7-5-1 レーザ加工の基本的な考え方
 7-5-2 レーザ熱加工
 7-5-3 レーザアブレーション
7-6 レーザ核融合
演習問題

引用・参考文献
索引

中野 人志

中野 人志(ナカノ ヒトシ)

レーザは、光インターネット、DVD再生、ディスプレイ等、様々に活用されていますが、「何だか難しそう」「取扱いが複雑」等のイメージが先行していることもあって、一般産業への普及がまだまだ進んでいません。
近年のレーザ開発における技術革新・高出力化、さらにはオートメーションの高度化でレーザの適用範囲は確実に広がりをみせています。また、第一次産業へのレーザ適用推進の機運も高まっていますので、工科系の学部・学科に所属する学生諸氏は「ツールとしてのレーザ」の諸特性を学んでおく必要があります。レーザの原理を正確に理解するには「量子エレクトロニクス」という学問分野に現れる諸概念を理解する必要があります。本書「工科系学生のための光・レーザ工学入門」は、初学者に配慮して、量子エレクトロニクスによる説明を避け、レーザをツールとして利用するための最低限の項目に絞った内容で構成されています。本書を手にした学生諸氏には「ツールとしてのレーザ」の諸特性を理解し、レーザ関連産業の底上げに貢献する人材に成長してもらえれば大変嬉しく思います。
私はレーザ開発、レーザ応用工学を専門としており、近年はパルスレーザによる金属の衝撃加工等に興味を持っています。この研究を通じてレーザ関連産業の底上げに貢献したいと考えています。

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