2023411No.

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青色レーザー光に対する光学素子の耐光性評価
レーザー計測によるD-アミノ酸酸化酵素の機能抑制効果の研究
レーザー総研オープンセミナー「レーザー加工からインフラ診断まで」〜ILT2023 令和4年度研究成果報告会開催案内（横浜）〜

ISSN 0914-9805【表紙図】
青色レーザー光による光学素子評価の様子

青色レーザー光に対する光学素子の耐光性評価
レーザー技術開発室

本越伸二

青色半導体レーザー（LD）はブルーレイディスク装置

吸収過程で容易にバンドギャップエネルギーを越えるをはじめ、照明、プロジェクターなど、多くの身近な装ことができる。そのため、同じ1 kWのパワーでも、青色置に利用され、高出力、高輝度化も年々進んでいる。こ

LD装置に使用する光学素子では、欠陥生成による劣化れまでの近赤外、赤色LDとの違いは、短波長による微小が危惧される。

集光、高光子エネルギーにある。銅材料は高い反射率、

I L Tでは、波長439 n mの青色L D装置を用い光学素熱伝導率を持つため従来の近赤外域のC Wレーザー光子の耐光性試験が可能な光学系を構築し評価を開始し源では加工が困難であった。しかし、銅材料の吸収係た。本稿では、透過率の異なったNDフィルターや、光数は波長600 n m以下で急激に増加することから青色学ガラス基板について試験結果の現状をまとめた。

LDでは直接加工が可能になり、すでに3kWの加工用青●青色LD光照射光学系

色LD装置が製品化されている。

評価用光源には、波長439nm、出力4.1Wの青色LD装レーザー光の高出力化に伴って、装置内で使用される光学素子のレーザー損傷や寿命が課題となる。C W
レーザー光に対する光学素子の損傷は光吸収と加熱による熱的損傷として説明される。また、紫外光の場合、フォトダークニングやカラーセンターなど光子エネルギーによる欠陥が生成されることが知られている。青色L D光の場合、光子エネルギーは光学材料のバンドギャップエネルギーに比べて小さい。しかし、2光子

公益財団法人レーザー技術総合研究所

レーザー･クロス【図1】青色レーザー光による光学素子評価の光学配置

次ページへつづく青色レーザー光に対する光学素子の耐光性評価
置を使用した。試験の様子を表紙図、光学配置を図１

ンの価数変化が透過率変化に影響を及ぼす。そのため、に示す。レーザー光をコリメートし、1 /2波長板と偏濃度が高い（低透過率）フィルターほどレーザー照射に光ビームスプリッタを透過させた後、焦点距離10mmの対して透過率変化が大きかったと考えられる。また、短焦点レンズにより試料表面に集光照射した。合成石

照射終了後時間を空けて透過率を評価したが初期透過

英ガラスウェッジ板の表面反射光をパワーメータで計率まで回復しなかったことから、単に温度上昇による測することにより、試料透過前後のレーザー光パワー透過率変化ではなく欠陥生成等による材質の変化が生を計測し透過率変化を評価した。また今後熱歪み等をじていると考えられる。

評価するために焦点距離30mmのレンズを用いて、試料●透明ガラス基板の透過率変化上のビーム像をCMOSカメラ上に像転送した

白板ガラスとB K -7ガラスに対してパワー密度約230

評価試料には、濃度の異なった5種のN Dフィルター

kW/cm2で照射したときの透過率変化を図3に示す。図（ND5、ND10、ND25、ND50、ND70）と、白板ガラス

2および図3と縦軸のスケールが異なる。どちらの光学とB K -7の2種類の光学ガラスを用意した。すべての試

ガラスにおいても2時間照射に対して約0.3%の低下で料厚さは2m mで、照射レンズ焦点が試料表面になるよあった。不純物の少ない光学ガラスでは、高い耐光性をうに設置した。照射時間は2時間に固定した。但し、照持つことが分かる。
しかしながら、
わずか2時間でも0.3%

射開始10分間はレーザー装置のパワー変動が大きかっの変化があり、実使用で長時間レーザー光にさらされたため、照射開始10分後の透過率で規格化し変化を求めることを考慮すると注意が必要であることが分かる。

た。

●今後の展望●NDフィルターの透過率変化

高出力化が著しい青色LD光に対する光学素子の耐光照射パワー密度約130 k W / c m で照射したときの性試験を開始した。素子の温度上昇による特性変化に

N Dフィルターの透過率変化を図2に示す。高濃度試料加え、欠陥生成等による材料の変質が起こっていると

N D5は照射開始後すぐに損傷が発生したため透過率考えられる。今後、照射パワーの増大を図るとともに、変化は評価できなかった。濃度に関わらずレーザー照種々の材料、コーティングについて評価を行い、高耐光射に伴い透過率が低下することが分かった。またその性・長寿命の光学素子開発を進めたい。

変化の割合は、濃度が濃い試料ほど大きい。NDフィル

謝辞

2

ターは添加する金属イオンの濃度により透過率を変え

本研究は、大阪大学レーザー科学研究所と近畿大学大ている。金属イオンの吸収係数の温度依存性や、イオ学院総合理工学研究科との共同研究にて実施された。

【図2】レーザー照射時間に対するN Dフィルターの透過率変化（130kW/cm 2）【図3】レーザー照射時間に対する光学ガラスの透過率変化（230kW/cm2）

2

TOPICS

レーザー計測によるD-アミノ酸酸化酵素の機能抑制効果の研究
レーザーバイオ化学研究チーム■D-アミノ酸酸化酵素（DAAO) の役割

谷口誠治、
ハイク コスロービアン
特別研究員 田中文夫

光アップコンバージョン）法によりその機能メカニズ

細菌類から哺乳類までさまざまな生体が持つD -アミムについて検討し、実際に酵素が機能する液相中におノ酸酸化酵素（以下DAAOと表記）は生体内でD-アミノいてD A A Oが複数の蛋白構造を持ち、それぞれの構造酸（D -セリン）を選択的に取り込み代謝（D -イミノ酸に種で代謝能力が異なる可能性を示した[2 ]。本稿では、薬分解）する機能を示す。近年、福井ら（徳島大）は統合失剤との反応性について検討することを目的に、模擬分調症患者の脳内D-アミノ酸濃度がDAAOの異常活性に子として2 -アミノ安息香酸（以下o - A Bと表記）を用い、より通常よりも低下していることをつきとめた。また、

o - A BをD A A Oに内包させた複合体（D A A O – o - A B複機能抑制剤を投与しD A A Oとの間で錯体を形成させる合体、以下複合体と表記）の時間分解蛍光計測を行ったことで代謝が抑制され、脳疾患の治療に有効となる可結果について報告する。

能性があることを示した 。この報告は、これまで明ら■DAAO複合体のフェムト秒蛍光計測[1 ]かではなかったD A A Oの役割を明確にするだけでな実験に用いた試料は熊本大学大学院生命科学部かく、さまざまな脳疾患に対する治療薬開発の足がかりら提供を受けた[3 ]。複合体の結晶構造解析結果およびとなるという点で重要な意義を持つ。

F A D近傍の立体配置を図1に示す。o - A BはD A A Oの治療薬開発などの応用を進めるには、D A A Oの機補因子であるフラビンアデニンヌクレオチド（F A D）能メカニズムの詳細や、種々の薬剤分子との反応性なを構成する分子（イソアロキサジン( I s o )）のごく近傍にどを明確にすることが重要となる。当研究所ではこれ位置していることがわかる。図2に複合体の水溶液中まで、パルスレーザーを用いたフェムト秒蛍光計測（蛍での吸収スペクトルを示す。565 n mにピークを持つ幅広い吸収帯が顕著に観測されており、複合体は液中にいて高い比率でC T（C h a r g e T r a n s f e r）錯体を形成している。C T錯体は、o - A BとI s o間のπ-π電子相互作用により電荷の一部がo - A BからI s oに移ることにより形成される。図2には複合体の蛍光スペクトル（励起波長410 n m）を併せて示した。514 n mにピークを持つ蛍光帯がわずかに観測された。この蛍光帯はD A A Oのみ【図1】(a)DAAO – o-AB複合体全体の結晶構造、(b)補因子 FAD（Iso）周辺の構造を拡大表示したもの【図2】DAAO – o-AB複合体の吸収スペクトル（赤線）と蛍光スペクトル（青線、励起波長410 nm）の試料のスペクトル[2 ]と形状が類似していることから、C T錯体とは異なる構造の複合体が存在する可能性が【図3】複合体のフェムト秒蛍光データ（◯）と指数関数によるフィッティング曲線（励起波長410 nm、観測波長514 nm)
3ある。図3に観測波長514 n m（蛍光帯のピーク波長）に形成する場合には、o - A BがF A Dと強く結合しておりおけるフェムト秒蛍光計測の結果を示す。寿命130 f s

機能抑制（D -セリンを代謝しない）効果は高いと考えらの超高速減衰成分が明確に観測された。D A A Oのみのれるが、機能抑制効果の定量性や、水溶液中で複合体の場合にはI s oの励起状態と周囲のアミノ酸残基（チロシ構造が複数存在する理由などについては現状では明確ン）との光誘起電子移動反応による消光過程を示し、蛍ではない。今後は過渡吸収計測によるCT錯体の励起ダ光は寿命3.7 psと38 ps の2成分指数関数で減衰する 。

イナミクスの直接観測や、分子動力学法による水溶液

これに対し複合体では、o - A BはI s oのごく近傍に位置中における複合体の構造計算などを行うことでさらにしているため、I s oの励起状態とo - A Bの間でさらに高詳細な検討を進めていく予定である。

速（寿命130 f s）の電子移動反応が起こるものと考えら参考文献

れる。一方上記したようにC T錯体の形成も同時に観[1] K. Fukui, H. K. Park et al., Flavins and Flavopro-[2 ]測されており、このことから水溶液中における複合体

teins, 2005, pp.853 -860 (2005).の蛋白構造は、Isoとo-ABがCT錯体を形成する構造と、[2] 谷口誠治他、ILT2014年報、pp.44 -49 (2014).

相互作用が小さくCT錯体を形成しない配向を持つ構造[3] C. Se t oya m a , R . M iu r a e t al ., J. Bio c h e m ., 119,の2種存在するものと考えられる。複合体がC T錯体を

pp.1114 -1117 (1996 ).

NEWS

レーザー総研オープンセミナー「レーザー加工からインフラ診断まで」〜ILT2023 令和4年度研究成果報告会開催案内（横浜）〜
令和4年度の研究成果報告会 I L T2023は、「光とレーザーの科学技術フェアー 2023」の併催イベントとして開催いたします。本報告会では、レーザー加工からインフラ診断まで、多岐にわたる研究テーマについて、昨年度の研究成果をわかりやすく報告します。ポスター発表では、研究員との直接対話により技術的なご相談にも対応いたします。ぜひご参加ください。
◆プログラム※なお、プログラム順は変更する可能性がありますので、ご了承下さい。

13:00～ 13:15 ご挨拶

レーザー技術総合研究所概要

所長 井澤靖和

13:15～ 13:40 レーザーで月面基地を！建設材料をその場で作製
主席研究員 藤田雅之
13:40～ 14:05 波面の乱れを補正してレーザー伝送を効率化！		 高速動作・高光耐性デフォーマブルミラーの開発
主任研究員 谷口誠治
14:05～ 14:30 デフォーマブルミラーの動作性能を定量評価！光学補償システムの性能評価手法
副主任研究員 ハイク コスロービアン
14:30～ 14:45 休憩
14:45～ 15:10 水中にある物質をレーザーで可視化！フラッシュラマンライダーによる水中油の漏えいモニタリング			
主任研究員 染川智弘
15:10～ 15:35 労働災害から作業員を守る！レーザーを用いたトンネル切羽の浮石検知技術の開発			
研究員 倉橋慎理
15:35～ 16:00 損傷評価をもっと簡単に！ 光学素子レーザー損傷のプラズマ発光計測
主任研究員 本越伸二
16:00～		 閉会常務理事 梅林 徹
16:05～ 16:40 ポスター発表◆開 催 概 要<日時>2023年11月7日（火）13 :00～ 16:40<場所> パシフィコ横浜 PACIFICO YOKOHAMA
アネックスホール F202（神奈川県横浜市西区みなとみらい1 -1 -1）
アクセス:みなとみらい駅から徒歩5分ほか
https://www.pacifico.co.jp/access

Laser Cross No.411 2023, Oct.

<受講料>		 無料<申し込み方法> 光とレーザーの科学技術フェアー 2023		 共催イベントのご案内よりお申込み下さい。		 https://www.opt-seminar.jp/ilt2023 _y/<申し込み締切> 定員（80名）になり次第締め切らせていただきます<お問い合わせ> 公益財団法人レーザー技術総合研究所（E-mail:seika@ilt.or.jp）
http://www.ilt.or.jp

発行／公益財団法人レーザー技術総合研究所 編集者代表／倉橋慎理 〒550 - 0004 大阪市西区靱本町1-8-4 大阪科学技術センタービル4F TEL(06)6443-6311 FAX(06)6443-6313

掲載記事の内容に関するお問い合わせは、編集者代表･倉橋慎理（E-mail:kurahashi-shinri@ilt.or.jp）
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