2018, Feb.
No.

359

CONTENTS
革新的小型・高効率ＵＶレーザー光源の開発
レーザー学会学術講演会第38回年次大会「光技術が拓くインフラ維持管理技術の将来展望」シンポジウム報告
SPring-8、SACLA、ニュースバル施設見学会を実施
主な学会等報告予定

ISSN 0914-9805【表紙図】Pr添加フッ化物ファイバレーザー発振の様子

革新的小型・高効率
ＵＶレーザー光源の開発
レーザー技術開発室

本越伸二

平成28年度より、新エネルギー・産業技術総合開発

が大型であり、マルチモードであるため、微細加工用機構（NEDO）プロジェクト「高輝度・高効率次世代レー光源には不向きである。ビーム品質を改善したUVレーザー技術開発」が進められている。このプロジェクト

ザー光源として、固体レーザー装置の高調波光が表面は、高品位・高効率なレーザー加工を目指し、加工素マーカーやビアホール加工に使用されている。しかし、材の個々の特性の把握、加工品質の評価技術、加工モ多くの固体レーザー媒質の発振波長は近赤外域に存在

デルおよびデータベースの構築、そしてレーザー技術するため、UVの高調波光を得るためには、非線形光開発を行うものである。当研究所はこのプロジェクト

学結晶を用いた最低2回の波長変換が必要となる。こに参画し、株式会社金門光波、千葉工業大学と協力しの波長変換が全体の効率や安定性を制限する要因にて、高効率・高品質なCW−紫外（UV）レーザー光源のなっている。

開発を進めている。本稿では、開発内容を紹介すると千葉工業大学藤本靖教授らは、株式会社住田光学ガ

ともに、レーザー総研の担当する高耐力コーティング

ラスと協力して、青色半導体レーザー（LD）励起フッ技術の課題についてまとめる。

化物耐候ファイバの開発を進めてきた。Pr添加フッ化●ダイレクト可視光レーザーからＵＶ光へ

物ファイバは青色領域（波長430〜490nm）に励起吸収

UVレーザー光源としては、半導体露光装置に使用帯を、可視領域全体に蛍光帯を持つ。特に波長482nmされているエキシマレーザーが知られているが、装置（青）、523nm（緑）、605nm、635nm（赤）、719nm に

公益財団法人レーザー技術総合研究所

レーザー･クロス

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強い蛍光ピークを持ち、単体でRGB光を得ることがで長635nmに対して、反射率、透過率が要求される。基きるため、ディスプレイ光源としても期待される媒質

本的なデザインは、従来のLD励起Nd:YAGレーザー発である。表紙の写真は、青色LD励起によるPr添加ファ振器やYb:ファイバレーザー発振器などと同じである。

イバレーザーの発振の様子である。

大きく異なる点は、励起波長が445nmで、コート材料

現在CWのUVレーザー光源に広く利用されているのの吸収係数が大きくなることである。加えて、2WのはHe-Cdレーザー（波長325nm)であるが、ガス管の大UV光出力を得るためには、数十Wの励起光を高密度きさや寿命など気体レーザー特有の課題もあり、光源に入射しなければならない。一般的な誘電体多層膜のさらなる小型化・長寿命化が求められている。これ

コートであれば、これまでのCWレーザー光によってらの課題を解決するため、上述のPr添加ファイバレー損傷することはなかったが、上記条件では、わずかなザーを利用する。波長635nmの発振を波長変換するこ吸収などでも十分に破壊に至る。そのため、高出力パとにより、波長318nmのCW-UVレーザー光が得られルスレーザーと同様に高耐力コート材料、コート条件る。数nmの 違 い で あ る こ と か ら、従 来 のHe-Cdレ ーを導き、設計、製作を進めている。現在、開発を進めザーを利用した装置の光学部品をそのまま使用するこているファイバ両端面へのコートの透過率特性を図1とができるため、容易に置き換えが可能である。全固に示す。さらに、ファイバの素材がフッ化物であるた体化になるため、小型・高効率・長寿命が可能になり、め、ガラスなどと線膨張係数が異なる。ファイバへ励

また1回の波長変換によりUV光が得られるため、高安起レーザー光を入射すると、コア部を中心に急激に温定な光源として期待される。

度上昇が起こる。ファイバとコートの膨張係数の違い●高輝度UV光用コーティングの課題

により、コートの割れ、剥離が発生することが危惧さ

UV光出力2Wを目標に現在開発が進められている。
高出力化への課題として、れる。今後、励起パワーの増大に伴い、改良を施す予定である。

(1) 高出力用フッ化物ファイバの開発

高効率にUV光へ波長変換をするためには、外部共(2) 励起LD光の高密度集光光学系の開発

振器において基本波を十分に閉じ込める必要がある。

(3) 高効率外部共振器の開発

そのため、コーティングには、変換するUV光に対す(4) 高耐力・低損失コーティングの開発

る耐性を持ちながら、低吸収・低散乱の高反射ミラーが挙げられる。レーザー総研は、(4)を担当し、フッ化が要求される。そのために必要なコート材料の選定、物ファイバ端面へのコートおよび外部共振器用コートコーティング条件の最適化を行い、高輝度UV光の発の高性能化を進めている。

生を達成する。

ファイバ端面のコートは、励起波長445nmと発振波●今後の展開現在コーティングを行っているファイバの外観を図2に示す。さらなる高効率、高出力化を進めるために、コーティング設計の修正、最適化を進める。また、Pr添加ファイバレーザーは、638 nm以外の波長も発振が可能である。これらの波長を用いて、より短波長のUV光発生の検討を行う予定である。

【図1】ファイバ端面コートの基本設計の透過率2【図2】Pr添加ファイバの外観

REPORT

レーザー学会学術講演会第38回年次大会「光技術が拓くインフラ維持管理技術の将来展望」シンポジウム報告
レーザー計測研究チーム◆レーザー学会学術講演会が京都で開催
2018年1月24〜26日、京都市勧業館みやこめっせにて、レーザー学会学術講演会第38回年次大会（主催：倉橋慎理

タからオブジェクトを認識する研究も実施されている。

◆レーザーによる3D計測検査

一般社団法人レーザー学会、共催：京都大学化学研究

理化学研究所の村上武晴氏より、インフラ維持管理所）が開催された。レーザー学会はその名が示す通り、における点検業務へのレーザー技術の適用事例につい「レーザー」に特化した日本で唯一かつ世界的にもユて の 講 演 が あ っ た。ラ イ ダ ー（Light Detection andニークな学会である。毎年開催されている学術講演会

Ranging）による3D計測を行い、インフラ構造物表面

年次大会では、レーザー物理・化学、高強度・高エネに生じたひび割れの幅や深さ方向の計測を行った。干ルギーレーザー応用、レーザー計測など9部門に分か渉によりレーザー光の対象までの往復時間を測定する

れた一般講演のほか、一般にも公開される特別講演、周波数帰還型（FSF）レーザーを利用したトンネル計測

主に産業応用を睨んで展開されている最新の光技術に専用機を準備し、独自の光学系による高空間分解能3Dついて議論するシンポジウムが設置されている。本稿

計測を実現、ひび割れ形状の遠隔直接検出を行った。

では、当研究所島田義則主任研究員が主査、筆者が幹ターゲット上のビーム径を数百μm以下に絞ることで、事を務めるレーザー学会専門委員会「国土強靭化に資近接目視検査の基準下限である幅200μmのひび割れするレーザー利用調査専門委員会」の企画により学会を5m離れた位置から凹凸形状として検出し、段差部分期間中に開催されたシンポジウム「光技術が拓くインの距離精度も平均操作なしに標準偏差100μmの精度フラ維持管理技術の将来展望」について報告する。

を達成した。

◆3D計測・認識技術のインフラ建設・維持管理への応用◆レーザーを用いたコンクリート内部検査技術
量子科学技術研究開発機構の錦野将元氏より、レー大阪大学の矢吹信喜教授より、建設業界における情ザーを用いたコンクリート構造物内部検査技術につい報化の現状とレーザーが果たす役割に関する講演がての講演があった。当研究所との共同研究であり、技あった。近年、レーザースキャナーが道路、橋梁、ト術の内容や装置の詳細については既報に譲る（Laser

ンネルなどの社会インフラの3次元計測に加速度的にCross No. 358 2018 Jan. 他）。講演では、模擬トンネル利用されるようになりつつあるが、その背景には建設内で行われた実証試験の詳細が報告された。

分野の生産性が他の産業と比較して低いという現状が◆レーザー励起屈曲弾性波を利用した薄板構造の損傷画像ある。国土交通省では、2008年から情報化施工の推進を開始、2012年からはCIM（Construction Information

京都大学の林高弘准教授より、レーザーで誘起したModeling）の試行を開始し、2015年にはi-Construction

弾性波を用いた非接触材料評価についての講演があっを宣言するなど、生産性の向上に取り組んでおり、建た。従来のパルスエコー法によって2次元平面内の損設業界も呼応して対応しつつある。レーザースキャ

傷画像（Cスキャン画像）を得るためには、弾性波の送ナーで得られた点群データは単なる点の集合であるこ受信レーザー共に走査しながら計測する必要があっとから、3次元CADにおいてソリッドやサーフェスモた。検出の可否は受信側レーザーによるところが大きデルとして、さらには、桁、橋脚、街路灯のようなオく、計測箇所の形状や表面粗さに左右される。そこでブジェクトとして扱うことができないという課題が准教授らのグループは、弾性波励振用のレーザーのみあった。これに対し、CG分野で3次元形状として認識を走査し検出用のレーザーはある点に固定して計測すする研究が進められており、また、最近のAIにおける

る レ ー ザ ー 弾 性 波 源 走 査 法（Scanning Laser Sourve

機械学習技術の格段の進歩によって、画像や点群デーtechnique）を応用し、薄板状材料内の損傷や異物を画3

像化する技術を開発した。薄板に励起されたガイド波

1原発の廃止措置の一環として、パルスレーザー照射の振動エネルギーの変化によって損傷等の有無を決定によるレーザー蒸発を中心として遠隔技術の開発を進する手法で、講演では薄板に掘られた幅2mmのノッめ、将来取り出される燃料デブリ等の高線量サンプル

チ状の溝、異物として付着させた磁石、パイプの減肉の分析や劣化が進むペデスタル等のコンクリート構造などを二次元画像化した例が紹介された。

多に強度分析を実施する。また、LIBSによる分析、超◆原子力におけるレーザー蒸発とレーザー微細加工の適用

音波による熱劣化コンクリートの診断、同位体比測定技術等を整備中である。高温配管の保守保全技術とし原子力機構の西村昭彦氏より、原子力機構におけるて、ピコ秒パルスレーザー加工による耐熱FBGセン

原子力施設の保守保全や廃止措置に対するレーザー技サーの開発とステンレス配管表面への実装技術の開発

術を用いた取り組みについての講演があった。福島第を進めている。

TOPICS

SPring-8、SACLA、ニュースバル施設見学会を実施
去る1月12日、当財団の賛助会員様を対象に、施設見学会を実施いたしました（共催：IFEフォーラム・レーザー
核 融 合 技 術 振 興 会）。今 回 は 産 業 界、学 界 か ら 計21名 に ご 参 加 い た だ き、理 化 学 研 究 所 の 大 型 放 射 光 施 設「SPring-8」とX線自由電子レーザー（XFEL）「SACLA」、隣接する兵庫県立大学高度産業科学技術研究所の「ニュースバル放射光施設」を見学しました。SPring-8では実際に広大な蓄積リング部に入り、装置の説明をしていただきました。SACLAでは数100メートルにおよぶ加速管、光源棟のアンジュレータ、さらに実験エリアの装置群を、直線のビーム加速伝搬路に沿って歩きながら見学しました。SPring-8が円形リングであるのに対しSACLAは直線加速器であり、どこまでも一直線の形状なのが印象的でした。最後に訪問したニュースバル放射光施設でも加速器トンネル内を歩いて見学させていただきました。
今回は理研、高輝度光科学研究センター、および兵庫県立大高度産業科学技術研の全面的なご協力をいただき、装置群の運転休止中のタイミングで見学を受け入れていただいたことにより、普段の運転中には入ることのできない加速器トンネル内の実験装置や加速管を長時間にわたり間近に見学できるという貴重な機会を得ることができました。ご対応いただいたこれら関係機関の方々に深く感謝いたします。
当財団ではこれからもこのような施設見学会を企画いたしますので、その際にはぜひご参加いただければと思【写真】SACLA見学時の様子います。

主な学会報告3月9日（金）

第43回リモートセンシングシンポジウム （首都大学東京秋葉原サテライトキャンパス）染川 智弘「レーザー誘起ブレークダウン分光法を用いた大気中エアロゾルのリモート成分分析手法に向けて」
3月14日（水）〜 16日（金） 平成30年電気学会全国大会 （九州大学 伊都キャンパス）倉橋 慎理「レーザーによるコンクリート構造物内部欠陥検査手法の高速化と屋外検査装置の開発」
3月17日（土）〜 20日（火） 第65回応用物理学会春季学術講演会 （早稲田大学 西早稲田キャンパス）染川 智弘「海上ラマンライダーの開発」
ハイク コスロービアン 「アキシコンレトロリフレクター共振器のレーザー特性」
谷口 誠治「ゼロフォノンライン励起Yb:YAG TRAMレーザーの出力特性」
Laser Cross No.359 2018, Feb.

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