1. レーザーとは

レーザ(Laser)とは、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(放射の誘導放出による光増幅)の頭文字を取ったもので、共振器を用いて光(電磁波)を増幅して得られる人工的な光です。レーザ光は指向性や収束性に優れ、また波長を一定に保つことができる等の物理的な特長があり、この特長を活かして、付加価値の高い先端加工用途に使われています。
レーザについては、1917年にアインシュタインが「誘導放出の理論」を発表し、その可能性を指摘しました。その後、1960年に米国のメイマンが世界で初めてルビー結晶を用いたレーザ発振を成功させました。その後、世界中の研究者らによって、さまざまなレーザ発振現象が発見されました。1961年 にHe-Neレーザ、ガラスレーザ、1962年に半導体レーザ、1963年にArレーザ、1964年にCO2レーザ、1966年に色素レーザ、ピコ秒レーザ、1970年にエキシマレーザ、1981年にはフェムト秒レーザなどが発見されています。

次に、レーザの原理はどうなっているのでしょうか。
通常、原子・分子は、ある特定のエネルギーをもって運動しています。外部からエネルギーをもらうと、これらの原子や分子はさらに高いエネルギーをもって運動します。これを励起状態といいます。しばらくすると原子や分子は、その余分なエネルギーを吐き出し、元のエネルギー状態に戻ろうとします。そのとき、吐き出された余分なエネルギーは光となって外部へ放出されます。これを「自然放出」といいます。この光が他の高いエネルギーをもった原子や分子に衝突すると、そこから同じ性質の光が放出されます。これを「誘導放出」といいます。通常、高いエネルギーを持つ原子や分子の数は少ないので、放出される光は非常に弱いのですが、何らかの方法で高いエネルギーをもった原子や分子の数を多くさせると、誘導放出がなだれ現象的に起こり、強力な光が放出されます。これが光の増幅です。さらに、ある条件の中で鏡を向かい合わせに置き(共振器といいます)、放出された光を繰り返し反射させると、光は特定の方向に増幅され、更に強力な光となります。これがレーザの原理です。

レーザ光の特長
レーザ光の特長は大きく分けて①単色性に優れる ②指向性に優れる ③干渉性に優れる ④高出力の4つがあり、これらの特長を生かして、光通信やレーザ加工など各種分野に応用されています。特にレーザ加工は④の高出力という特長を生かして多くの分野で活用されています。ここでは、エキシマレーザによる加工について紹介します。