アインシュタインの着想からルビーレーザーへ
1917年、アルベルト・アインシュタインは、光を吸収して励起した原子に同じ光が当たると、原子が同じ向き・波長・位相の光をもう1つ放つ「誘導放出」が起こると予言しました。この考えは40年近く理論のままでした。1954年、アメリカのチャールズ・タウンズはアンモニア分子でマイクロ波を増幅する「メーザー」を作り、1958年にはアーサー・ショーローと共に同じ原理を可視光に使う方法を発表しました。1960年5月、ヒューズ研究所のセオドア・メイマンがルビーの結晶とフラッシュランプで最初のレーザーを発振させ、同年末にアリ・ジャヴァンがヘリウム・ネオンレーザーを、1962年にはロバート・ホールらが半導体レーザーを作りました。タウンズは1964年にノーベル物理学賞を受けましたが、メイマンは受賞しませんでした。当初は「問題を探している解決策」と呼ばれるほど使い道がはっきりしませんでした。
ふつうの光と何が違うのか
電球の光はさまざまな波長が四方八方に広がりますが、レーザー光は単色性、指向性、そろった位相（コヒーレンス）を持ちます。レーザーはエネルギーを注いで励起状態の原子が多い「反転分布」をつくり、両側の鏡の間を往復する光を誘導放出で増やし続ける仕組みです。これらはすべて、原子のエネルギー準位を扱う量子力学と、光が粒（光子）であるという光電効果の洞察の上に成り立っています。レーザーポインターのような低出力でも、目に直接当たれば網膜を傷つけるおそれがあるので、人や航空機に向けてはいけません。
現代の用途
1966年、チャールズ・カオは純度の高いガラス繊維で光を遠くまで送れると提案して2009年にノーベル賞を受け、いまインターネットのデータの大半は半導体レーザーの光として光ファイバーを流れています。バーコードスキャナー、レーザープリンター、ブルーレイ、金属の切断・溶接、レーシック、皮膚治療にも使われます。1985年にドナ・ストリックランドとジェラール・ムルーが開発した「チャープパルス増幅」は超高強度の超短パルスを可能にし、2018年のノーベル賞を受けました。2015年、アメリカのLIGOは長さ4kmのレーザー干渉計で原子核より小さな揺れをとらえ、重力波を初めて直接観測しました。相対性理論の予言が100年後にレーザーで確かめられたのです。
よくある質問
- レーザー光はなぜ広がらずにまっすぐ進むの？
- 位相のそろった光が細いビームとして増幅されて出てくるからです。それでもわずかに広がり、月まで届くころには直径数kmになります。
- レーザーポインターはどのくらい危険？
- 出力が1mWを超えると、目に直接入れば網膜を損傷するおそれがあり、通販品には表示よりずっと強いものもあります。人や動物、車、航空機には絶対に向けないでください。
出典確認日：2026-10-26
参考文献
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