光にも独自のフェスティバルがあるのですか?今日、私はあなたと私の周りの光を再び認識します

照明からエネルギー、医療から通信まで、光はさまざまな形で人々の生活に多くの利便性をもたらしてきました。

でも、ご存知ですか？ 「光」にも独自の祭りがあることがわかりました。

1960年、物理学者セオドア・メイマンが最初のルビーレーザーを開発し、人類の光利用における新しい時代の幕開けとなりました。それ以来、レーザー技術は急速に広く使用されるようになり、原子力、コンピューター、半導体に続くもう一つの偉大な発明となりました。

この大きな科学的進歩を記念して、ユネスコは2018年に毎年5月16日を「国際光の日」に指定し、科学、文化、芸術、教育、持続可能な開発、医療、通信、エネルギーなどの分野における光の重要な役割を強調しました。

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「最も速いナイフ」、「最も正確な物差し」…なぜレーザーはこれほど重要な位置を占めているのでしょうか?

レーザーは、特定の物質の原子内の粒子が励起されたときに放出される光です。放射する光波の位相、周波数、振動方向が同じであるという点で、通常の光とは異なります。レーザーの英語名は「Laser」で、これはLight Amplification by Stimulated Emission of Radiationの英語の各単語の頭文字を略したものです。中国語で説明すると、「誘導放出による光増幅」を意味し、これは実際にレーザーの動作原理を反映しています。

レーザーは1960年に発明されて以来、極めて高い輝度、極めて高いエネルギー、極めて純粋な色、優れた指向性という4つの大きな特徴により、照明、切断、医療、軍事など日常生活のあらゆる場面で広く利用されてきました。これは「最も明るい光」、「最も速いナイフ」、「最も正確な定規」として称賛され、20 世紀の画期的な技術的進歩の 1 つとなりました。

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「レーザー」の中国語名は銭学森に由来する

では、レーザーに「Laser」という英語名を付けたのは誰でしょうか?

彼の名前はゴードン・グールドでした。グールドは第二次世界大戦の終わりに名門イェール大学を卒業し、光学と分光学​​の修士号を取得し、その後原子爆弾を製造する「マンハッタン計画」に参加した。

1949年、グールドは博士号取得のためにコロンビア大学に入学した。彼の指導者であるクッシュは非常に有能だった。彼は電子の異常磁気モーメントを測定した功績により、1955年のノーベル物理学賞をラムと共同受賞した。

中国語の「レーザー」は音訳でも外国語でもありません。私の国が最初のレーザーを製造した後の最初の数年間は、そのような言葉は存在しませんでした。当時、人々は「レーザー」を「量子増幅器」、「レーザー」、「光誘導放出」などと呼んでいましたが、誰もが非常に混乱していました。

1964 年 10 月、中国科学院長春光学精密機械物理研究所が主催する雑誌「光刺激放出情報」(旧称「光子増幅特集」) の編集部は、中国の著名な科学者である銭学森に手紙を書き、新しい光源「レーザー」の中国語名を考えてほしいと依頼しました。銭学森教授はすぐに返答し、次のように提案しました。「誘導光電子放出という用語は長すぎて読みにくいようです。代わりにレーザーと呼ぶことはできますか？」

同年12月には上海で第3回光量子増幅器学術会議が開催された。会議の議長は有名な科学者ヤン・ジチ氏が務めた。会議ではレーザーの命名問題が議論され、銭学森氏の提案が正式に採用された。英語の略語「Laser」は「光の増幅による誘導放出」を意味し、正式には「レーザー」と翻訳されました。その後、雑誌「Photostimulated Emission Intelligence」は「Laser Intelligence」に改名されました。それ以来、「レーザー」という用語が生まれました。

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レーザーは肉眼で見えますか？

映画では、赤いメガネをかけたり、赤ワインを通して赤いレーザー光線が見えるシーンを見たことがあります。これは本当ですか？答えはイエスです。赤色レーザービームを見るには、3 つの条件を満たす必要があります。まず、レーザーは赤色レーザーである必要があります。 2 番目に、背景は暗すぎてはならず、赤でなければなりません。第三に、空気中には一定量の塵が存在している必要があります。

光の色は波長によって異なり、レーザー光の色は励起された活性物質によって生成される波長によって決まります。このことから、レーザーの波長は一定の範囲内にあることがわかります。人間の目の光受容細胞は、400〜800ナノメートルの波長のレーザーを見ることができます。人間の目は、800 ナノメートルを超える波長または 400 ナノメートル未満の波長を持つ他のレーザーを見ることができません。

レーザー応用：一般家庭への進出

レーザー技術には、光学、電気、材料、検出などの多くの分野が関わっています。ハイテクな科学研究から生まれたにもかかわらず、その神秘的な色彩は失われ、ひっそりと私たちの生活に「侵入」してきました。

1. 医療分野

レーザーは、そばかす、シミ、タトゥーの除去、アイライナーや眉毛の除去、傷跡の治療など、美容業界でますます広く使用されています。血管性皮膚疾患のレーザー治療は精度が高く安全で、周囲の組織に影響を与えません。

2. レーザー通信

レーザー通信とは、大気圏内でレーザーを伝送する通信方式を指します。まず、情報は電気信号に変換され、次に光変調器によって変調され、レーザーによって生成され、光アンテナから放射されるレーザービームに送られます。大気レーザー通信は容量が大きく、機密性が高く、電磁干渉の影響を受けません。

3. レーザー速度測定

測定対象物に対して、一定の時間間隔を置いてレーザー距離測定を２回行い、その時間間隔における測定対象物の移動距離を求めることで、測定対象物の移動速度を求める。

現在、レーザーディスプレイ技術はスクリーンの限界を打ち破り、超高精細ビデオ、人工知能、仮想現実などの業界のイノベーションと統合され、VRディスプレイ、映画ディスプレイ、屋内外大画面ディスプレイ、産業用IoTなどの分野でより幅広い応用空間が開かれています。科学者たちの共同の努力により、さらに魔法のようなレーザー技術が生まれ続けると信じています。

画期的な光ファイバー技術

今日では、高速光ファイバーネットワークのおかげで、たとえ人々が何千万マイルも離れていても、瞬時にビデオ通話を行うことができます。インターネットを通じて、音声やビデオ画像が私たちの手の届くところにあります。今は、光ファイバー通信技術が世界の様相を大きく変えた前例のない時代です。

『サイエンティフィック・アメリカン』誌はかつてこう評した。「光ファイバー通信は第二次世界大戦以降の 4 つの最も重要な発明の 1 つです。光ファイバー通信がなければ、今日のインターネットや通信ネットワークは存在しなかったでしょう。」しかし、我が国初の光ファイバーを引き抜いた院士趙子森と、初の光ファイバーの誕生については、あまり知られていません。

光ファイバー通信には、いくつかの重要な節目の出来事があります。1966 年、上海生まれのイギリス系アメリカ人中国人のチャールズ カオが、ガラス ファイバーを通信に使用できることを初めて提案しました。 1970 年に、米国は 3000 万ドルを費やして、長さ 30 メートルの光ファイバーのサンプルを 3 本製造しました。光ファイバー通信に実用的な価値を持つ光ファイバーが世界で初めて誕生しました。 7年後、武漢に住む若い教師、趙子森も中国独自の知的財産権を持つ最初の実用的な光ファイバーを開発した。

2016 年 12 月 16 日、「中国の光ファイバーの父」と呼ばれる学者趙子森氏が、光ファイバー通信の探求の旅を振り返りました。写真：新華社記者チェン・ミン

趙子森は1973年以来、光ファイバー通信技術の研究を提案し、正しい技術ルートを提示し、中国の「第六次五カ年計画」、「第七次五カ年計画」、「第八次五カ年計画」、「第九次五カ年計画」の光ファイバー通信研究計画の起草に参加した。

1970 年代後半、趙子森は中国初の実用的な光ファイバーケーブルと機器の開発と生産を組織しました。技術ディレクター兼全体設計者として、中国初の実用的な 8Mb/s、34Mb/s、140Mb/s ケーブルを含む、国家および郵電省の 6 つの主要な光ケーブル通信プロジェクトを完成させました。

現在、中国は世界最大の光ファイバー・ケーブルの生産拠点となっており、光通信のいくつかの分野で主導権を握っています。趙子森院士が拠点を置く武漢東湖ハイテク産業区も、米国のシリコンバレーと並ぶ「中国光学バレー」となっている。

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現在、ガラス光ファイバーをベースとした通信システムは世界中で確立されており、数十億キロメートルのガラス光ファイバーケーブルが地中や海底に敷設されています。光学分野で努力している我が国の何千人もの人々の縮図として、私たちは、すべての眼鏡技師が自分自身の光を追い求める物語を創り出していると信じています。趙院士のような科学者が通信分野に生涯を捧げ、中国が引き続き高レベルの光ファイバーで世界をリードできるようにしてきたことを忘れてはならない。

今日から、あなたと私の周りの光をもう一度知りましょう！

総合情報源：中国科学雑誌、新華網、北京科学技術ニュースなど。