纵向放电激励气体激光器

Longitudinally excited gas laser

我们的研究室正在研究新型的气体激光器．气体激光因为媒介气体的不同，从中红外区域到真空紫外区域（波长10 μm（10000 nm）到100 nm的领域）的大范围领域内发射．新型气体激光器在性能上的目标主要有，以简单，小型的装置（简单程度到可以轻松的搬运，并且不需要吸气泵和排气泵），在频率1 kHz以上发射高品质的圆形激光束．为了实现目标，我们着眼与能够低压（10 kPa以下）放电的纵向放电激励方式．目前为止，用纵向放电激励方式成功发射的气体激光有，CO₂激光（9〜11 μm），F原子激光（630〜780 nm），XeF激光（351 nm），N₂激光（337 nm），KrF激光（248 nm），F₂激光（157 nm）．

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紫外激光器的开发

UV laser

我们正在研究，开发用纵向放电激励方式的小型，简单的装置发射高品质的紫外气体激光．我们的目标是，改善紫外气体激光激光束和气体寿命问题的缺点，让其拥有固体激光的特性，但用更简单，小型的装置发射短波长的紫外气体激光．

用N₂激光（337 nm）来进行纵向放电激励方式的特性调查以及更大的可能性的探索．用在N₂激光的实验中得到的结果和技术，来开发纵向放电激励KrF激光和ArF激光．在F₂激光（157 nm）领域上，早在2002年（宇野的学生时代）就已经实现了低气压（40 Torr）发射和高气压（1 atm）发射．在这个基础上，我们的目标是开发真空紫外领域（200 nm以下）的波长可变激光．

纵向放电激励N₂激光器的研究上，目前为止，我们实现了用准分子灯的方式的激光发射，用上升时间数十μs的较慢电压脉冲的激光发射，激光束的扩张角0.3 mrad（全角）的高品质激光束的激光发射．

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二氧化碳激光器的开发

CO₂ laser

关于纵向放电激励二氧化碳激光器的开发，我们正在开发用非常简单的装置，来实现脉冲波形可控，输出圆形高品质激光束，以及在高频的运转的CO₂激光器．

在过去，一般的纵向放电激励CO₂激光的脉冲宽度大约是数ms的长脉冲，但是我们在2009年实现了拥有脉冲宽度100 ns的尖峰脉冲的短脉冲发射．最近，我们通过控制放电，在一台激光器中实现了生成长脉冲（脉冲宽度10 μs到10 ms），带尾短脉冲（尖峰脉冲100 ns，脉冲尾数μs到数十μs），无尾脉冲（脉冲宽度50 ns到300 ns）．在此之上，我们也实现了控制长脉冲的脉冲宽度和带尾短脉冲的脉冲能量．

现在，在通过控制放电来控制激光脉冲波形的同时，我们也正在研究如何在高频运转时控制放电以及如何能输出高品质激光束时的控制放电．

作为共同研究，我们正在与東海大学理学部物理学科的遠藤教授一同开发轴对称偏光CO₂激光器，也与近畿大学理工学部電気電子工学科的中野教授开发使用固体电源的驱动回路，与精電舎電子工業株式会社共同研究开发CO₂激光器的商品化．

本研究受到了JST A-STEP的帮助与支持（2018.10 - 2022.03.）．

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激光加工的研究

Laser processing

作为激光加工的研究，我们正在研发对多种加工材料最适合的脉冲波形可变，脉冲宽度可控的CO₂激光器．

在激光加工中，脉冲100 ns以下的激光被用于消融加工，数十μs以上的激光被用于热加工．无尾短脉冲CO₂激光被用于消融加工．有尾短脉冲CO₂激光的尖峰部分被用于消融加工，脉冲尾部分被用于热加工・热效应・热影 响．长脉冲的CO₂激光被用于热加工・热效应・热影响．但是，热加工・热效应・热影响非常可能使加工对象碳化，溶融，变质以及龟裂．或者是，可能会增强加工效率．这里取决于加工对象．所以，我们正在探索最适合加工对象的CO₂脉冲．

现在我们的加工对象有，青板玻璃，白板玻璃，合成石英之类的玻璃．还有如PET（Mylar），PI（Kapton），PTFE（Teflon），PC（Polycarbonate）之类的聚合物树脂，CFRP和GFRP的复合物．我们还正在用与激光医疗有关的人牙，象牙（做印章用的材料，不是真的象牙）之类的硬组织做实验．

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激光医疗的研究

Laser medicine

作为激光医疗的研究，我们正在研究使用CO₂激光的齿槽骨的修复・再生和硬组织的切割．

CO₂激光器由于可也输出多种激光脉冲形状，作为医用激光受到了广大的认可，医生门可以使用的激光是CO₂激光中的一部分．所以，我们的脉冲形状可控的CO₂激光医疗，特别是齿槽骨的修复・再生和适合硬组织切割的CO₂激光的探索正在与医学部一起研究．

支撑牙齿的齿槽骨在牙齿萌生的时候形成，在牙齿消失的时候一同消失．由于齿周病等引发的齿槽骨欠缺是导致拔牙的原因．拔牙之后的人工牙根能否治疗也取决于齿槽骨的重量．本研究是，对于由CO₂激光照射的齿槽骨的修复・再生的研究，我们也正在调查牙齿・齿槽骨・骨的修复再生和CO₂激光脉冲形状和照射强度，照射对象之间的特性．

作为CO₂激光的牙科应用，我们正在做切割硬组织的研究．牙科医院的CO₂激光只是用于治疗软组织的激光，对于硬组织的治疗却没有受到认可．那是因为牙科医院的CO₂激光照射硬组织之后会引起硬组织的碳化．我们认为，用短脉冲CO₂激光，可以干净的切割硬组织并且不会碳化．现在我们也在调查不同的脉冲形状的切割特性．一般的短脉冲CO₂激光器都是大型的，并且非常的昂贵．我们使用的激励方式可以使CO₂激光装置变得小型，简单，也可以实现在医院也能够使用的新型短脉冲CO₂激光器．

「由激光脉冲可控的CO₂激光的牙齿・齿槽骨・骨修复与再生的研究」受科研費（基盤研究C，2016.04. - 2019.03.），与山梨大学医学部歯科口腔外科学講座的上木教授，諸井准教授进行共同研究．

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时间表

Schedule

【2020.04.-2021.03.】

2020.09.01-03. 日本学会：The Institute of Electrical Engineerings of Japan, Society Conference of Fundamentals and Materials. Online. ●

2020.09.08-11. 日本学会：The Japan Society of Applied Physics, Autumn Meeting. Online. ●

2020.09.19-20. Laser Summer School. Online. ●

2020.10.12-16. 国际会议：SPIE/COS Photonics Asia．Online. ●

2020.12.xx. 本科大四的期中发表.

2021.01.18-20. 日本学会：The Laser Society of Japan, Annual meeting. Online.

2021.02.xx. 本科大四的毕业论文发表.

2021.03.0x. Submission of graduation thesis.

2021.03.23. 毕业典礼. ●

　

【2019.04.-2020.03.】

2019.04.22-25. 国际会议：OPIC SLPC2018. Yokohama, Japan. ●

2019.05.21-24. 国际会议：LAMP2019. International Conference Center Hiroshima, Hiroshima, Japan. ●

2019.08.xx. 本科大四的发表.

2019.09.04-06. 日本学会：The Institute of Electrical Engineerings of Japan, Society Conference of Electronics, Information and Systems. University of the Ryukyus, Okinawa, Japan. ●　 ■　 ▲

2019.09.08-13. 国际会议：COLA2019. The Westin Maui Resort & Spa, Kaanapall, Maui-Hawaii, U.S.A. ●　 ■　 ▲　 ●

2019.09.18-21. 日本学会：The Japan Society of Applied Physics, Autumn Meeting. Hokkaido University, Hokkaido, Japan. ●　 ■

2019.10.05-06. Laser Summer School. Forum 246, Kanagawa, Japan. ●

2019.11.xx. 硕士二年级的期中发表.

2019.12.xx. 本科大四的期中发表.

2020.01.20-22. 日本学会：The Laser Society of Japan, Annual meeting. Sendai International Center, Miyagi, Japan. ●

2020.02.xx. 硕士二年级的论文发表. 本科大四的毕业论文发表. 硕士二年级论文的提出.

2020.03.0x. 本科大四毕业论文的提出.

2020.03.xx-xx. 日本学会：The Japan Society of Applied Physics, Spring Meeting. Online.

2020.03.19. 毕业典礼. ●

　

【2018.04.-2019.03.】

2018.04.23-27. 国际会议：OPIC SLPC2018. Yokohama, Japan. ●

2018.06.25-28. 国际会议：LPM2018. Edinburgh, Scotland. ●　 ■　 ▲　 ●　 ■　 ▲

2018.08.03. 本科大四的发表.

2018.08.09-10. Fukui seminar. Fukui University of Technology, Fukui, Japan. ●

2018.08.20-24. Internship of College students． ●

2018.09.02-06. 国际会议：NOLTA'18. Tarragona, Spain. ●　 ■　 ▲　 ●　 ■　 ▲　 ●

2018.09.18-21. 日本学会：The Japan Society of Applied Physics, Autumn Meeting. Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan. ●

2018.10.06-07. Laser Summer School. Shiga, Japan.

2018.10.11-13. 国际会议：SPIE/COS Photonics Asia. Beijing, China. ●　 ■

2018.11.12-14. 硕士二年级的期中发表.

2018.12.xx. 本科大四的期中发表.

2019.01.12-14. 日本学会：The Laser Society of Japan, Annual meeting. Tokai University Takanawa Campus, Tokyo, Japan.

2019.02.02-07. 国际会议：SPIE Photonics West. San Francisco, U.S.A. ●　 ■　 ▲　 ●　 ■ ▲

2019.02.xx. 硕士二年级的论文发表. 本科大四的毕业论文发表. 硕士二年级论文的提出.

2019.03.0x. 本科大四毕业论文的提出.

2019.03.05-08. 日本学会：The Japan Society of Applied Physics, Spring Meeting. Tokyo Institute of Technology, Ookayama Campus, Tokyo Japan. ●

2019.03.14. 日本学会：University e-learning Association, Meeting. University of Yamanashi, Kofu, Japan. ●

2019.03.15. 日本学会：The Japan Association for Developmental Education, Symposium. University of Yamanashi, Kofu, Japan.

2019.03.20. 毕业典礼. ●

　

每次都会在国际会议OPIC及LPM，Photonics Asia，Photonics West，国内激光学会及应用物理学会发表研究成果．本研究室的学生也会在国际会议及国内学会，研究会上发表．

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山梨大学

University of Yamanashi

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山梨

Yamanashi

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日本

Japan

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2019.04.ー2020.03.

2019.10. Maui, Hawaii, U.S.A. COLA2019． ●　 ■　 ▲　 ●

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2018.04.ー2019.03.

2018.06. Edinburgh, Scotland. LPM2018．(orange)　 ●　 ■　 ▲　 ●　 ■　 ▲

2018.09. Tarragona, Spain. NOLTA'18. (red)　 ●　 ■　 ▲　 ●　 ■　 ▲　 ●

2018.10. Beijing, China. SPIE/COS Photonics Asia. (blue)　 ●　 ■

2019.02. San Francisco, U.S.A. SPIE Photonics West, LASE. (yellow)　 ●　 ■　 ▲　 ●　 ■　 ▲

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2017.04.ー2018.03.

2017.06. Munich, Germany. WoP, ECBO2017. (orange)　 ●　 ■　 ▲　 ●

2018.01. San Francisco, U.S.A. SPIE Photonics West, LASE. (blue)　 ●　 ■　 ▲　 ●

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2016.04.ー2017.03.

2016.05. Xi'An, China. LPM2016. (orange)　 ●　 ■　 ▲　 ●　 ■

2016.10. Beijing, China. SPIE/COS Photonics Asia. (red)　 ●　 ■　 ▲

2017.02. San Francisco, U.S.A. SPIE Photonics West, LASE. (blue)　 ●　 ■　 ▲　 ●　 ■

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2015.04.ー2016.03.

2016.02. San Francisco, U.S.A. SPIE Photonics West, BiOS and LASE.　 ●　 ■　 ▲　 ●　 ■　 ▲　 ●

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2014.04.ー2015.03.

2014.06. Vilnius, Lietuva. LPM2014. (orange)　 ●

2014.10. Beijing, China. SPIE/COS Photonics Asia. (red)　 ●

2015.02. San Francisco, U.S.A. SPIE Photonics West, LASE. (blue)　 ●　 ■　 ▲　 ●　 ■　 ▲

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ー2014.03.

2012.11. Taipei, Taiwan. APALMS2012. (orange)

2014.02. San Francisco, U.S.A. SPIE Photonics West, BiOS. (blue)

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Students 1

从2009年到2020年，在气体激光的研究上给与我帮助的学生有30名．

博士生：1名．硕士（硕士毕业）12名．大学四年生（大学毕业）28名．预科生2名．

其中留学生3名，中国2名，马来西亚1名．

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Students 2

从2009年到2020年，在气体激光的研究上给与我帮助的学生有30名．

博士生：1名．硕士（硕士毕业）12名．大学四年生（大学毕业）28名．预科生2名．

其中留学生3名，中国2名，马来西亚1名．

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