レーザー光の特性、レーザー装置の構造を全く知らない方を対象とした基礎セミナーです。光の基本特性（光とは？）から始まり、自然光とレーザー光の特性の違い、なぜレーザーが必要か（レーザーの使い道）、自然光とレーザー光の発生原理の違い、レーザーの種類と構造、レーザー光の伝送・集光、連続波（CW）レーザーとパルスレーザーの違いなど、知れば役立つベーシックな内容について実例を交えて紹介します。「光は電磁波である」といった程度の知識をお持ちの方なら、どなたでも理解できるよう平易に（数式を用いずに）説明します。

ファイバレーザーは、増幅媒質や共振器が光ファイバで構成されたレーザーで、空間的にずれる要素が無く、電源を入れるだけで容易に発振し、優れた空間的なビーム特性や安定性を得ることができる。また、放熱効率や励起効率に優れ、最も高い出力が得られるレーザーであり、レーザー加工を始めさまざまな用途に活用されている。
本講演では、「ファイバーレーザー事はじめ」と題して、ファイバーレーザーの基礎から、超短パルスファイバーレーザーを中心とした最近の進展、光周波数コムや光断層計測への応用展開等について、基礎的な面を中心に概説する。

ファイバーレーザーは現在、もっとも信頼性の高い高輝度高平均出力レーザーとして広く認識され、産業応用が進んでいる。ビーム品質が悪く集光特性に優れない高出力レーザーダイオード光を比較的大きな断面積をもつクラッドに注入・伝搬させ、希土類イオンを添加したコアで徐々に吸収させ高輝度のコアモードでレーザー発振させる、理想的な空間輝度増強器と言える。長手方向に分散して排熱するため冷却能力に優れ、自然空冷でkW動作が可能で、冷却器など余計な付帯設備が最小限で済むのは実用上極めて大きな利点になっている。
しかしその小径コアと長い相互作用長により非線形光学効果が卓越し、高ピークパワー・エネルギーのパルス光を得るのは一般に困難である。近年フォトニック結晶ファイバー(PCF)等の技術により、非線形性の低減によりシリカガラスの自己収束限界(~5MW)に近いピークパワーが実現されるようになった。しかし固体レーザーに比べると、ピークパワー、エネルギーは到底不十分である。非線形限界、そして破壊閾値を超えたパワー・エネルギースケーリングのためには、ファイバーレーザーの並列化（アレイ）が唯一の方法である。複数のSMファイバーレーザーをビーム品質を維持したままビーム結合しパワー・エネルギーを向上する研究が、世界中で盛んに行なわれている。
本講演では、高出力ファイバーレーザーの基礎について概観し、高出力化、ビーム結合技術について、我々の研究も含めて最前線の研究を紹介する。

最新の金属AM技術として、バインダジェットタイプ、ワイヤ溶融タイプ、溶融金属吹付タイプ等を紹介するとともに、パウダベットタイプのAMを適用してゆく上での課題とその解決方法のきっかけを示す。金属粉末の仕様と低コスト化、施工条件の最適化、サポート最小化、インプロセスでの品質モニタリング手法を示す。金属粉末低コスト化では、ガスアトマイズでのガス流解析により、適正粒度分布を造る方法を示す。施工条件最適化では、単一ビードから重ねビード、ブロックの成形に至る最適条件の設定手法を示す。同時に、サポートを最小化するプロセスとサポートに必要な応力に対応可能な条件を示す。また、インプロセスモニタリング手法としてフリンジプロジェクション手法の適用を示す。最後にAMのミクロシミュレーション例を示し、マクロ解析への展望を示す。

レーザー加工技術は、制御性や再現性に優れ、ロボットやIoT（モノのインターネット）との親和性が高いため、溶接、切断、穴あけ、表面処理、造形、成型など幅広い適用分野におけるものづくり・製造業の基幹技術として進化を続けている。また近年、さらなる生産性の向上とコストの低減に向けて、AI(人工知能)やデータベースの活用によるサイバーフィジカルシステムへの展開により、レーザー加工ニーズへの迅速な対応やタクトタイムの短縮への取り組みが話題となっている。
産業用ファイバーレーザーの普及により溶接に代表されるマクロ加工分野において市場規模を拡大し続けている。また最近では、高輝度パルスレーザーの高出力化・高性能化が進展しており、半導体の微細加工や難加工性材料の加工、ピーニング・フォーミングといった金属の強靭化や成型技術の実用化が進められており、さらにはクリーニングといった新しい用途への適用も進展している。
本講演では、これら多様なレーザー加工について原理から実施例をわかりやすく解説しながら、次世代ものづくりに向けた新しいレーザー加工技術の開発状況を紹介する。また講師が現在参画している高出力レーザー加工技術開発を目指した国家プロジェクトの状況も紹介しながら、今後の開発動向を展望する。

〇ファイバーレーザーの基本構造と特徴
〇ファイバーレーザーの高出力化技術
　・単一共振器ファイバーレーザーの高出力化
　・複数共振器の出力合成による高出力化
〇ファイバーレーザー高出力化を阻む現象とその対策
〇高出力ファイバレーザーの応用事例
　・マルチモードファイバーレーザーを用いた、加工応用事例
　・シングルモードファイバーレーザーを用いた、新たな加工応用事例

レーザーの安全対策を図る上で、事故やヒヤリハットの事例があれば、具体的な危険予知トレーニング（KYT）や危険予知活動（KYK）を進めやすい。ところが、レーザーによる事故例を調査しても、その詳細が分からず、国内で見つけるのは難しい。2015年11月以降、レーザーポインターによる事件、レーザーによる入れ墨除去事件、レーザー脱毛器・美顔器による皮膚傷害などの報道が続いている。一般消費者向けのレーザー応用製品が種々誕生してきている現状では憂慮すべきことである。（社）レーザー学会の「レーザー安全」に関する専門委員会が主導して、事故・ヒヤリハットを調査して、その安全対策に関する啓発活動を行っている。安全の基本は「自分の身は自分で護る」であるが、弱者は健常者が護るべきである。危険なモノ・コトを感じる危険感受性を育成することが先決である。レーザーの特性をよく理解し、その危険性を熟知しておくことである。可視域（波長400～780nm）および近赤外域（780～1,400nm）のレーザーは眼底まで透過し、網膜に吸収され、網膜熱傷を引き起こす恐れがある。熱傷を起こすと瘢痕が形成され、その部位の視機能が永久に失われ、QOLに支障を来す。安全対策として、保護めがねの着用が必須である。

レーザーを利用するということはレーザービームを取り扱うことを意味するので、ビームの特徴や性質についての基本的事項は、レーザーに関わる仕事をするなら是非とも素養として身につけておきたいものです。本セミナーでは最も重要なガウシアンビームを中心に、レーザービームの基礎とビームを特徴づける各種パラメータおよびその評価法について、以下の内容で解説します。

　1.ガウシアンビームとは？
　2.ビーム半径と測定法
　3.ビーム拡がり
　4.ビーム強度とパワー
　5.ガウシアンビームの波面
　6.高次モードビーム
　7.ビーム品質（M2およびBPP）とその評価法

レーザー装置、レーザー応用機器の中には、多くの光学素子が使用されています。ミラー、レンズ、ウィンドウ、ビームスプリッタなどなど、いろいろな種類があります。同じレンズであっても、使用する場所、用途に応じて選ぶ必要があります。
本講演では、レーザーを取り扱う、また光学装置を組み始める上で必要となる、光学部品の選び方、取り扱い方について紹介します。

3Dセンシングは、自動運転用LiDAR、スマートフォン用近接センサ、セキュリティカメラやモーションセンサなど多様な応用が検討され注目を集めている。特に、3Dセンシング技術が、スマートフォンの顔認証システムに搭載されてから、大きな市場展開が期待されている。2022年にはレーザチップレベルで3千億円規模に成長するとの予測もなされている。その中で、ビーム掃引技術は3Dセンシングで重要な役割を果たす。これまで主に機械式ビーム掃引技術が使用されてきたが、特に非機械式ビーム掃引技術が、小型LiDAR システム実現のため注目を集めている。我々は、VCSELを基盤としたビーム掃引デバイスを提案・実証してきた。本講演では、VCSEL技術を基盤とした3Dセンシングの最近の進展について紹介する。狭出射ビーム・高出力動作のビーム掃引機能を有するワット級VCSEL増幅器について述べるとともに、その高出力化のスケーリング則について議論する。さらに、最近の3D LiDAR測距応用への適用例を紹介する。また、VCSEL増幅器の折り返し構造によるライン・ドットパターン形成とその3D近接センサ応用についても可能性を議論する。

OSRAM Opto Semiconductorsで開発しているVCSEL製品の紹介、FocusしているApplication、使用例に加え、今後の展開についてご紹介いたします。

レーザーの美容医療への本格的な応用は、1990年代半ばに発表されたSkin Resurfacing から始まった。これは顔面の皮膚を炭酸ガスレーザーで薄く蒸散して剥ぎ取ることで、表皮の再生と創傷治癒機転による真皮コラーゲンの産生を促すもので、治療後、シミやシワが改善されるいわゆる若返り治療であった。その後、大ヒット商品となった脱毛レーザーが開発され、2000年代に入って、プチ整形という言葉が生まれた頃から、国民の間で美容医療が一層、一般的になっていった。以来、美容医療は成長産業とされ、様々な美容医療用レーザー治療器が開発、改良されて、業界として発展してきた。美容医療と皮膚疾患等を対象とする普通の医療を明確に区別することは難しいが、美容医療は主に皮膚の老化による加齢的症状やコンプレックスとなるような外見の改善を行うものである。対象として、シミ、ソバカス、シワ、ホクロ、肌質の改善、ニキビ（ニキビ跡）の改善、痩身、脱毛等が上げられる。
本講演ではレーザーの美容医療への応用例を時系列に紹介するとともに、ミクロ的な視点でその治療メカニズムを易しく解説することを試みる。最後にこれまでの経験から医療機器としてのレーザー装置の開発技術者やマーケッターにとって、有用であると思われるポイントについていくつか述べさせて頂きたい。

1984年の熱緩和理論後から開発されたレーザーを用いることにより、瘢痕を作らずに、整容面を改善できることから母斑や血管腫に対するレーザー治療は形成外科に必須の治療である。色素レーザーは、単純性血管腫、苺状血管腫又は毛細血管拡張症に、YAGレーザーは静脈瘤に有効で保険収載されている。Ｑスイッチ付ルビーレーザー照射療法は、太田母斑、異所性蒙古斑、外傷性色素沈着症、扁平母斑等にに有効で保険収載されている。Ｑスイッチ付アレキサンドライトレーザー照射療法は扁平母斑以外の太田母斑、異所性蒙古斑、外傷性色素沈着症、に有効で保険収載されている。老人性色素斑や脂漏性角化症等の加齢性色素斑はＱスイッチ付ルビーレーザーとＱスイッチ付アレキサンドライトレーザーともに有効であるが、保険適応はない。瘢痕治療においては、炭酸ガスレーザーやエルビウム・ヤグレーザー等の剝皮的レーザー治療は一定の効果を認めるものの白人に比べわれわれ東洋人では術後の発赤、腫張、色素異常等の合併症の頻度が高く、本邦においては一般的とならなかった。2004年、点状に照射を行う、フラクショナルレーザー治療が開発された。本法の最大の特徴として色素非依存性の治療機器であり、この点において色素依存性のレーザーや光治療と全く異なる。2007年にはフラクショナル炭酸ガスレーザーが登場し、その後、剥皮的レーザーが次々と開発された。

光干渉断層画像法(OCT)は、光をプローブとして使い、高分解能・超高速・無接触・無侵襲・非破壊的に被検体の断層画像を撮像する。放射線被爆が無いので、人体にとって安全である。これらの優れた特徴を生かし、医療分野では、すでに眼科では不可欠な診断機器として幅広く用いられているが、心臓血管や食道や皮膚科向けの診断器も市販され、歯科診断機も開発が進んでいる。In vitroを含めると人の器官のほとんどを対象として幅広い研究が推進されており、今後、医療機分野での益々の発展が期待される。美容分野では、皮膚の肌理(キメ)、汗腺、血流、アトピーなどの研究とともに、これらへの化粧品の効果の研究が盛んである。例としては、皮膚の保湿、シワ取りクリームなどの効果はOCTによって深さ情報を含めて詳細に評価できる。従来OCTは高分解能で組織構造を撮像する措置としての位置づけであったが、血流などの流れ、弾性、細胞の生死の分布、癌に対する免疫細胞の活動など、単なる組織構造を超えた情報の立体撮像技術も開発されてきている。講演では、OCT市場とその規模の概要、OCT技術の概要と最先端技術、医療・美容への応用例を紹介する。

レーザーを用いたTV、超小型の携帯プロジェクタ、高輝度データプロジェクタ、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイが商品化され、その波及効果はレーザー照明分野へと拡がりインテリジェンス照明やレーザーヘッドライトが実用化された。レーザーの特徴である超小型および高輝度、色再現範囲の広さ、更には高効率化により超低消費電力化もねらえるということもあり商品化が急加速している。一方課題としてはレーザー特有のスペックルノイズ、レーザー安全性などがあり対処が必要である。また可視光半導体レーザーの高効率化、高出力化にも取り組む必要がある。
ここでは、車載用レーザー照明およびレーザーディスプレイを中心に、その構成、特徴、課題、応用について解説する。特にレーザーヘッドライト、ヘッドアップディスプレイなどに焦点を当てる。

ヘッドアップディスプレイ（HUD）とは視線の先の背景に情報を重ねて表示する装置です。元々は航空機のコックピット内の表示機器として使用されるものでしたが、近年、自動車の運転時の安全性向上のため自動車への搭載が進んでいます。
本公演ではHUDについて、以下の(1)～(4)を中心に解説します。

　1.HUDの原理と基本構成
　2.HUDの方式比較
　3.レーザー走査型HUDの特徴
　4.レーザー走査型HUDのキーデバイス

また、弊社で開発をしたレーザー走査方式車載HUD用プロジェクションユニットについて紹介します。