2018, MayNo.

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CONTENTS
海上ラマンライダーシステムの開発
OPIC2018 国際会議報告
ILT2018 平成29年度研究成果報告会
大阪会場（開催予告）
主な学会等報告予定

ISSN 0914-9805【表紙図】(a)計測バージでの海上ラマンライダーシステム動作試験、（b）システム運搬時の様子

海上ラマンライダーシステムの開発
レーザープロセス研究チーム◆効率的海中環境評価法の開発を目指して

染川智弘

る。現状で多く用いられているのは実際に海水を採取

日本の領海・排他的経済水域は国土面積に比べて約して水質分析を行う採水測定であるが、この手法は評12倍と広く、海底鉱物資源やメタンハイドレートの掘価可能なエリアや測定頻度に限度があるため、より短削、CO2を海底地層に圧入することで温暖化ガスの大時間で広範囲に海中環境をモニターできる新たな技術

規模な削減を目指すCCS（Carbon dioxide Capture andの開発が必要である。当研究所では、海底域環境の効Storage）など、現在海底の有効利用を目標としたさま

率的なモニタリングを可能とするため、水中ガスラマ

ざまな開発計画が進められている。これらの実現のたンライダーを用いた海中モニタリング技術の開発を進めには資源探査・採掘手法の効率化が重要となるが、めてきた。これまでに、水に溶存したCO2ガスのラマ

その一方で、海底開発が海洋環境や生態系に与える影ン信号を計測することにより20 m先に設置した水と炭響を効率的に評価する技術も同様に必要とされてい酸水の識別に成功し、ラマンライダーが海中のガスモ

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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海上ラマンライダーシステムの開発ニタリングに有効であることを示した。溶存CO2ガスも評価した。本手法はCO2ガス以外への応用も可能であり、これまでに水中メタンガスのラマン信号の計測・評価にも成功している（Laser Cross No.349、2017
Apr. 他を参照）。現在、将来的な実用化を見据えた可搬型水中ガスラマンライダーシステムの開発を進め、竹富島海底温泉での海上観測でシステムの実証試験を実施する準備を進めてきた。石垣島を中心とした八重山諸島にある竹富島の近海には、水深が20mと比較的浅い箇所からメタンガスを70%程度含む火山性ガスの湧出があり、この水域は竹富島海底温泉と呼ばれてい

Intensity (count arb. unit)

濃度の定量評価とともに、気泡・海水の影響について

10.80.60.40.201200

1600

200024002800
Raman shift (cm-1)

32003600【図2】海上ラマンライダーにより計測した海水のラマ
ンスペクトルる。本稿では、試作した海上ラマンライダーシステム

信号を計測する光電子増倍管（PMT）からなる。分光の概要、および沼津市で実施した動作試験の結果つい器の出射ボートにPMTとCCDカメラを取り付け、光て報告する。

路上に設置したミラーの出し入れによって検出機器の◆海上ラマンライダーシステム切り替えを可能としている。照射レーザーの出力は実証試験では海底から湧出する火山性ガスのラマン

120 mJ、繰り返しは20 Hzである。本システムでは、信号の検出を目的としている。観測船（図1(a)）に可搬レーザー装置の電力消費が1100 Wと少ないため、小型の水中ガスラマンライダーシステム（図1(b)）を搭載型のインバーター発電機1台のみでシステム全体の駆し、船上から観測を行う海上観測方式を採用すること動電力を賄うことが可能となっている。とした（海上ラマンライダーシステム）。図1(a)の矢印◆計測バージでのシステム動作試験）の位置にライダーシステムを搭載し、鉛直下向き

静岡県沼津市において、試作した海上ラマンライに波長355 nmのレーザーを照射する。海中からの散乱ダーシステムの動作試験を行った。火山性ガスの湧出光を直径20 cmの望遠鏡で集め、光ファイバーで分光はない水域であるが、同地ではOKIシーテック社が海システムに導く。分光システムは、電子冷却CCDカメ

洋観測用の計測バージ（はしけ）を所有しており、実際ラによるラマンスペクトル計測システムと、ライダーに海上での動作試験を行うことができる。計測バージ➡

（は船底に3×7 mの開口部を有し、冷暖房が完備された船室内から海中（水深約30 m）にレーザーを照射することが可能である（表紙図(a)）。計測バージへのシステムの積み込みはクレーンと小型船を用いて行った（表紙図(b)）。計測例として、動作試験で得られた海水のラマンスペクトルを図2に示す。ラマンライダー信号、ラマンスペクトルの信号ともに問題なく計測可能であることがわかった。
本年2月には、本システムを用いて竹富島海底温泉での海上観測に成功した。詳細は今後、本誌にて報告する予定である。
謝辞：本研究はJSPS科研費JP25871083,【図1】（a）観測船の写真とライダーシステムの搭載位置（図中赤矢印）、 JP15H05336の助成を受けて実施した。
（b）システム構成図
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REPORT

OPIC2018 国際会議報告
レーザープロセス研究チーム■OPIC2018が横浜にて開催
4月23日〜27日、横 浜 パ シ フ ィ コ（横 浜 市）に てO P I C 2 0 1 8（ O p t i c s & P h o t o n i c s I n t e r n a t i o n a l

ハイク コスロービアン

らは今後、MPCをピコ秒パルスの再生増幅へと応用し、数kWクラスの出力を達成することを約束している。

■ELI-Beamlinesの開発状況と展望

Congress）が開催された。本会議は、光学および光工

S. Bulanov教授（欧州超高強度レーザー施設ビームラ学に関する日本最大の国際会議として2012年から開催

イン部門、チェコ）は、ELI-BL（Extreme Light Infrast

されており、今回で第7回を数える。今年のOPICは、

ructure Beamlines、超高強度レーザービームライン）

14の国際専門会議、およびプレナリー & ジョイントの開発状況と展望について講演した。ESFRI（研究イセッションにより構成され、期間中は国内外から1000ンフラ欧州戦略フォーラム）ロードマップの一部であ人 以 上 の 研 究 者 が 集 結 し た。筆 者 は 主 に 専 門 会 議

るELIプロジェクトは、チェコ共和国（ELI-BL）、ハンALPS'18（先進レーザーと光源に関する国際会議）に参ガリー（ELI-ALPS、アト秒光パルス源）、ルーマニア加し、コーナーキューブおよびアキシコンレトロリフ（ELI-NP、核物理学）の各拠点に、それぞれを補完するレクターを用いた共振器のレーザー特性に関する研究

形で世界最高クラスの高強度、高エネルギー（超短パ成果を発表した。またALPS'18で はXPST'18（X線光ルス）レーザーインフラを建設し、これらを国際的な学とその応用に関する国際会議）、HEDS'18（高エネル科学ユーザーに提供することを目標としている。これ

ギー密度科学に関する国際会議）とのジョイントセッらの完成により、利用可能なレーザー強度はこれまでションも開催され、基礎科学だけでなく産業応用に関より6桁 以上大きくなる。ELI-BLは、物理学、医学、連する報告も多数見られた。以下に本会議で報告され生物学、物質科学、室内実験を通じた天体物理過程のた最新の研究成果をまとめる。

モデリングなど多くの分野に対応可能であるが、特に■高出力薄型ディスク増幅システムの開発

レーザープラズマ加速器により発生させた超短パルス

TRUMPF Scientiﬁc Lasers 社（独）の T. Y. Teisset

粒子線（＞10GeV）および放射線（数MeV）の超高強度場

博士から、利得媒質に薄型ディスク（thin disk）を用い（超相対論領域）科学への利用など、新たな物理レジーた高平均出力、高エネルギー再生増幅器の開発に関すムの開拓への貢献が期待されている。

る報告があった。マルチkW増幅システムの実現には、■グラフェンを用いたフェムト秒パルス発生

利得媒質の発熱管理および非線形利得の蓄積が不可欠

A. Sennaroglu教 授（Koc大 学、ト ル コ）か ら、グ ラである。これらの条件を平均出力およびエネルギー両フェンを用いた新しいフェムト秒パルス発生法に関す方の観点から満足するため、同社では薄型ディスクをる報告があった。グラフェンは高い過飽和吸収特性を基本構造とする再生増幅器の開発が進められている。

持つことで知られるが、彼らはグラフェン-金構造を彼らはガラス基板上に配置された34の高反射ミラーをベースとしたデバイス（グラフェンスーパーキャパシ特徴とする一体型マルチパスセル（MPC）を開発し、タ―、電気二重層コンデンサー）を作製し、これを電CW増幅試験によりその出力安定性を検証した。その圧制御可能な可飽和吸収体として用いることで、低利結果出力15kW以上の条件下で変動率0.15％と、MPC得レーザーからフェムト秒パルスが発生することを実が高い出力安定性を持つことが示された。また彼らは験的に示した。グラフェンスーパーキャパシタ―の光MPCを2セット使用し、パルス幅20nsのレーザーを用

損失は、印加電圧を変えることによりモードロック動いた2段増幅試験を行った。その結果約3kWの平均出作に十分な吸収飽和を維持しながら調整することがで力（10kHz、〜300mJ、光-光変換効率〜40％）を得るこきる。講演では、このデバイスがTi3+:Sapphire, Cr3+:とに成功し、MPCが高平均出力、高パルスパワー増幅

LiSAF, Cr4+:Foresterite といった波長800〜1250nmのの両方に適用可能な汎用性を持つことが示された。彼

種々の近赤外固体レーザーに適用可能であることが示3された。またCr 3+:LiSAFレーザーを用いた場合に、時（表面から数cm）のイメージングが可能となる。また間幅19フェムト秒の超短パルスの発生に成功したとの超音波の高い透過性により高感度・高コントラストでことであった。の観測が可能である。講演では、頭蓋骨を含むマウス■光音響トモグラフィーによる生体イメージングの脳画像など、本手法によるさまざまな細胞器官や生プレナリーセッションでは、Lihong V. Wang教授

物の観測例が紹介された。この技術は、早期癌の検出（California工科大学、米）から光音響トモグラフィーや脳の画像化など、特に医学分野への幅広い応用が期（PAT）を用いた生体イメージング技術（光音響イメー待されている。

ジング）についての講演があった。光エネルギーを吸収した分子は発熱しその体積は膨張するが、その際熱弾性過程により音響波（超音波）が発生することが知られる（光音響効果）。PATでは、生体への透過性を有する近赤外領域のレーザーパルスを照射し、生体内に存在する光吸収体（組織、器官、分子など）から発生する超音波の強度を計測する。生体の組成はほとんどが水であるため、超音波の伝搬時間を考慮することにより生体内における光吸収体の位置情報が得られる。光干渉断層撮影など光学効果のみを用いたイメージングでは、光拡散限界により生体内部の観測可能範
囲は（皮膚）表面から1mm以内の深度に制限されるのに対し、PATでは光を超音波に変換するため光拡散限界を超えた深度【写真】OPIC 18会場（横浜パシフィコ）にてINFORMATION

ILT2018 平成29年度研究成果報告会大阪会場（開催予告）◆大阪会場
日時／ 平成30年7月20日（金）10:00〜1６:３0■開催概要、お申し込み

場所／ 千里ライフサイエンスセンター 8階 801､2号室<定員>70名（定員になり次第締め切らせて頂きます）

大阪府豊中市新千里東町1-4-2 TEL 06-6873-2010<参加料> 無料

特別講演「緑色光源の農業応用<資料代> 非賛助会員−緑色光の多様な効果と実用化について−」
株式会社四国総合研究所主任研究員 工藤りか氏

3,000円（賛助会員、理事・評議員会社等<詳細・参加申込>無料）

当財団のホームページをご覧下さい。

主な学会報告6月4日（月）〜 8日（金）ICLO 2018 （サンクトペテルブルク）
ハイク コスロービアン 「Laser characteristics of resonators with retro-reﬂective elements」
6月25日（月）〜 28日（木） LPM2018 （エジンバラ）
藤田 雅之「Formation of laser-induced periodic surface structure on transparent materials withmetal coating by femtosecond lasers」

Laser Cross No.362 2018, May

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／谷口誠治 〒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

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