【技術】ミシガン大学 従来の250分の1しかエネルギーを消費しないレーザを原理実証 [2014/06/14]

1 ：おんさ ★＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:06:40.52 ID:???.net ?2BP(1000)

ミシガン大学がめちゃめちゃ省エネなレーザを発明
http://www.gizmodo.jp/2014/06/post_14780.html

(本文)
ポラリトンすごい。

先日、ミシガン大学の研究者がレーザ研究において大きな一歩となる発明をしました。1950年代の半導体ダイオ
ードの発明以来最大の発明と言えそうです。この発明を使って開発されたプロトタイプレーザでは、従来のレー
ザの250分の1のエネルギーしか消費しないそう。

一般的なレーザでは、利得媒質と呼ばれる素材にエネルギーを与えることで光を増幅してコヒーレント光を発生
させます。エネルギーが媒質に送られると、媒質内の電子がエネルギーを吸収し高いエネルギーレベルに上がり
ます。十分な電子にエネルギーが与えられ媒質が励起状態になると、その後に媒質に入ってくるエネルギーは電
子が元のエネルギーレベルに戻るように作用します。その際に放出される余分なエネルギーがコヒーレント光で
す。ただこのプロセスでは、媒質を励起状態にし、媒質電子を発生させるのに大量のエネルギーが必要になりま
す。

今回開発されたミシガン大学のレーザは、従来の利得媒質には頼っていません。代わりに、ポラリトンと呼ばれ
るユニークな粒子を使っています。ポラリトンは光と物質が半々の準粒子です。ミシガン大学のプレスリリース
ではこのように説明されています。

ポラリトンはフォトン（光の粒子）とエキシトン（電子と正孔のペア）のコンビネーションです。電子はマイナ
ス電気を帯びています。一方の正孔は厳密には電子が不足した状態のことを指すのですが、実際にはプラス電気
を帯びているような働きをします。エキシトンは適切な状況下でのみフォトンと融合します。光や電流が多すぎ
るとエキストンは早い段階で壊れてしまいますが、ちょうど良い分量にしてあげるとポラリトンが生成され、B
hattacharya氏がコヒーレントプールと呼ぶ低いエネルギーレベルに落ち着くまで装置内を飛び回ります。コヒ
ーレントプールに落ち着く際にポラリトンが崩壊し単色の光のビームを放出します。
ここで言うビームとはガリウムナトライド半導体により形成された紫外線のビームで、必要なエネルギーはなん
と100万分の1ワット程度だそう。

この技術を実用化するにはまだまだ多くの研究作業が必要だそうですが、ミシガン大学の研究チームは、今回の
成果により将来的にはコンピュータ回路の配線に代わるものとしてレーザを使用することが可能となり、より小
さくて軽くて寿命が長いコンシューマデヴァイスや医療機器の開発につながると見込んでいるそうです。

2 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:08:53.26 ID:h8MXQG6I.net

日本でも同じような発表なかったっけ？

3 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:11:28.98 ID:ojFd3dqH.net

　
>従来のレーザの250分の1のエネルギーしか消費しない

出力も従来の250分の1だったりして

4 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:12:33.24 ID:KVTfZ1QB.net

レーザー兵器開発が捗るな

5 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:13:05.54 ID:8zcHvgQH.net ?2BP(1000)

どう考えても出力も同程度なんだけど、それでもすごいってことかね、

よくわかりません。

6 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:13:37.97 ID:8zcHvgQH.net ?2BP(1000)

>>5
同程度ってのは、250分の1ってことね
効率がこんなに挙がるわけがない、永久機関ができちゃう

7 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:17:00.41 ID:ivIO1fSQ.net

光以外の発熱が250分の１になるってことだろ。
いままでのがどんだけ無駄なエネルギー使っていたかってことだろうな。

8 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:28:06.44 ID:B4p2IkI2.net

＞デヴァイス

このコダワリはア○ペ臭がする

9 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:29:46.63 ID:C5+Ik6qi.net

ポアトリンすごい。

10 ：エラ通信＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:34:58.33 ID:VqPkYU8i.net

一言で言うと
半物質光の崩壊光で、エネルギー量を1/250に減らせる、と。

11 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:35:31.61 ID:5QnyXfFh.net

ハンドヘルドレーザーガンの実用化

12 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:36:18.20 ID:aDAbz/nC.net

>>4
こう言うのは大抵、小信号用で大出力は不可能ってオチ

13 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:42:35.96 ID:1Ap0bKz0.net

やっぱりオマエらエリートなんだな...

理解できない自分の頭を恨むわー
俺は納税に勤しむから
日本の将来を頼むぜ。

14 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:48:59.17 ID:K2HrQ7NS.net

レーザー核融合にも影響あんの？

15 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 15:50:04.38 ID:K2HrQ7NS.net

>紫外線のビームで、必要なエネルギーはなんと100万分の1ワット程度だそう。

なんか無理そう

16 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 16:00:59.18 ID:EUF8ULsG.net

手持ちのレーザー銃とか？

17 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 16:02:51.73 ID:LSrcfYJx.net

　　
とにかく、電気代下げろ　　(｀・ω・´)
　　

18 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 16:20:40.81 ID:d7203JdL.net

美少女仮面？

19 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 16:21:09.71 ID:VIrUWxJu.net

小型化ができるのか??

銃くらいの大きさにできるのか??

20 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 16:41:14.64 ID:HLCanw4j.net

これは光情報処理とか向けで高出力用ではないよ
そもそも半導体レーザーで高出力化は限界があるからわざわざLDを励起光源にして個体なりファイバーなりを光らしているんじゃないか
なんでか分かる？半導体レーザーはビーム品質が悪いしダメージしきい値が低いし熱の問題もあるから無理なんだよ
最近京大がCWで1.5W出しただけで大騒ぎな世界だから

21 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 16:47:12.23 ID:1aKRkSN6.net

>この技術を実用化するにはまだまだ多くの研究作業が必要だそうですが

核融合に使えないかな。　でも永遠の１０年にならなきゃいいが。

22 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 16:49:02.27 ID:3mGlY9Zf.net

元記事の元記事読んできた
これ発信閾値がめちゃくちゃ低いから駆動させるのに流す電流が少なくて済むってだけで効率が250倍って訳じゃないな
ミスリードなのか記者が理解してないのか
まあ効率なんか結局材料に依存するんだから既存のものより劇的に改善することなんて無いわな

23 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 17:00:53.70 ID:R64eSKew.net

コスモ・マジック! メタモルフォーゼ!!　なのか。

24 ：エラ通信＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 17:03:23.12 ID:VqPkYU8i.net

光を、おもちゃのミニカーから、チョロQに進化させたようなもの。

発生させたときの光のまま、減衰上等、その分出力あげる、っていってたのが、
光にエンジンつけました。
だから、最初に発光させるエネルギーがなんと1/250に!!

25 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 17:09:22.07 ID:XpB9tFb3.net

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.236802
元論文貼っとく

26 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 17:20:13.78 ID:XpB9tFb3.net

結局緩和時間が超絶長いから反転分布に必要なエネルギーの閾値が低くて済むってこと？

27 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 17:22:06.50 ID:oVXy75pa.net

後の美少女戦士である

28 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 17:47:14.02 ID:pscnBEWc.net

>>13
今までガチムチ野郎達の六尺褌を集めて回って
臭ぇぜ、ワッショイ！雄野郎ワッショイ！と叫ばないと勃起しなかった六尺兄貴が
DVDだけで立つようになったって話。
どこまで興奮出来るかは未知数。

29 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 17:48:11.19 ID:sNJhVbFO.net

コスモガンが出来るまであと100年くらいですか？

30 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 18:04:30.26 ID:DeV5cU22.net

よく分からんけど、医療用や兵器用には使えないってことか？

31 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 18:08:45.75 ID:FBDup0pW.net

グラディウスのレーザーの基礎原理がようやくか

32 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 18:40:09.82 ID:gFVXH666.net

ポラリトンというのは
要は真空じゃない媒体中で普通の光が伝播する状態そのもののことだ。
媒体との相互作用が０ではないので、
その分手間賃取る( これがエキシントン代 )って感じ。

今までは力任せの札束でこれを支払ってたんだが、
実は量子論的クレジットカードのリボルビング払いの契約ができれば、
１波長後のキックバックのおまけもあるので支払い絶対額が激変するという仕組みだな。

33 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 19:54:01.81 ID:J8E/iP+S.net

光電効果と逆光電効果の組み合わせみたいなもん？

34 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 20:26:07.58 ID:dOBCwvxv.net

ファイバーレーザーの電気変換効率は30〜50％
量子ドットレーザーは70％〜

だから250倍とかはありえない。
最先端レーザーからは効率2倍向上も無理

35 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 21:37:58.03 ID:PW9J+lCt.net

これで核融合できる？

36 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 22:03:12.00 ID:vbcjnMTh.net

はぁ〜
少ない電力でいいわけだ
ジリオンみたいなのが普及する訳だ
さらに価格が下がればいうことない

37 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 22:12:48.26 ID:RLGl+CEs.net

どうせバーコード読むスキャナや光ディスクの読み込みレーザーに使うんだろ？

使用目的限られてるやんレーザーなんて・・・。

38 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 22:19:22.82 ID:Yv1Pqlup.net

これでレーザーを利用したモニターの開発に弾みがつくな

39 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 22:39:29.29 ID:iUeDpvLR.net

なんだ、この、与太？

レーザーの効率なんて、

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E9%85%B8%E3%82%AC%E3%82%B9%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC
ファイバーレーザーの励起に用いられる半導体レーザーのエネルギー効率は60%以上、YAGレーザーの
エネルギー効率は3-5%程度である。

なのに、その250倍とか、第一種の永久機関が作れるじゃん

40 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 22:47:24.80 ID:88OALqTT.net

>>39
初動時に消費するエネルギーであって、継続的に消費するエネルギーじゃないんじゃね

41 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 23:36:19.37 ID:kH3+hRF4.net

>>40
どうだろう、正孔をちょうどいい分極具合にコントロールするとあるから
継続だろうけれど、軌道を変えるほど高エネルギーではない分だけ効率はいいんだろうね

42 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/14(土) 23:57:24.58 ID:RLGl+CEs.net

サージが低いってだけか？ｗ

43 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 00:01:17.33 ID:ijfvTAgY.net

でもランプ効率が250倍は普通にあるんだよねー

たとえば100ワットで1キロワットレーザーをパルス発射するとかの
励起閾値を100倍にすることは可能。

「充電池」のようなもので、あまり蓄電できないのがレーザー媒質。
充電が250倍になると、出力も250倍になるわけで。

「キャパシタ」みたいなもんかな

＞ただこのプロセスでは、媒質を励起状態にし、媒質電子を発生させるのに大量のエネルギーが必要になります。
そうだねこれがレーザーの問題点。

＞Bhattacharya氏がコヒーレントプールと呼ぶ低いエネルギーレベルに落ち着くまで装置内を飛び回ります。
＞コヒーレントプールに落ち着く際にポラリトンが崩壊し単色の光のビームを放出します。

まあ量子ドットみたいなもんだと思うが、
ループ化といってるので、量子ドットより効率よさそうな気がする。

44 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 00:04:55.24 ID:ddeeG2se.net

ああ、携帯できるショックガンみたいなもんができるんか？

45 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 00:05:58.40 ID:ijfvTAgY.net

スーパーサイヤ人4のカメハメ波1発を
スーパーサイヤ人3が1年貯めたエネルギーを貯金して、サイヤ人4の1発だけ作り出す

っていう意味で「250倍はあります」ね。
最初の地球襲来ベジータ戦闘力18000を、
レッドリボンの頃の孫悟空(戦闘力150)が250倍で250日間チャージしたパワーで
一瞬だけ戦闘力3万にして倒すようなもんだな。

そういうチートはある。

46 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 00:18:53.24 ID:AEkbkmYb.net

乗るしかない この(分極波の)ビッグウェーブに

47 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 00:23:13.61 ID:ijfvTAgY.net

レーザー媒質は蓄積時間が短いんだが
Yb:YAGはそれが長くしたのが画期的だったので、今すごい使われてる。

Yb:YAGはサファイヤレーザーよりレーザー効率がいい
→蛍光寿命が長い＋吸収波長が広い＋量子変換効率が高い
→少ないランプで高出力レーザーを出せる。
http://fuee.u-fukui.ac.jp/~optele/solid_index.htm

画期的媒質のYb:YAGにしても蛍光寿命が1/1000ないので、
これが伸びるとすごいですね。

1000倍に出来る要素はまだある。

で、その行き着く先が、
家庭用コンセントの1500Wの電気でジャンボジェットを撃墜できる50kJパルスレーザー装置なんだが
まあそれはそれで危ない世界になりますね。

子供がコンセントから引いたレーザー銃で殺し合いをする世界になってしまうので
「画期的」レーザー媒質の開発は聖盃戦争に等しい。

まあレッドリボンの頃のチビ孫悟空がベジータを10秒で殺したらやばいだろという話だな
蓄電した250倍サイバイマン(戦闘力1200x250=30万)にギニューのときの孫悟空(12万)まで一瞬で殺されるのも話がおかしくなる。

現状でもすごくなってきたのレーザー媒質が
「画期的」に蛍光寿命と吸収波長と閾値が広がると世の中分けが分からんことになる。

48 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 00:24:08.22 ID:H2GwAnmZ.net

レーザー君が来たぞおおおｗ

49 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 01:58:56.24 ID:qysWR+rO.net

YAGなんて時代遅れだよ
時代はタングステン系orセスキオキサイド

50 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 02:18:18.55 ID:NX7ch0Dh.net

>>47
Yb:YAGが画期的とかいつの時代の認識だよ
ってのは置いとくとしても基本が分かってないな
1500Wの励起でパルスエナジー50kJ出すとしたらまず繰り返し周期を極端に下げるかパルス幅を短くするしかない
でもYb:YAGはTi:Safと比べたら傾向スペクトルの線幅が圧倒的に狭いからパルス幅は未だsub200fsくらいが限界
となると結局繰り返し周期を低くしてパルスを重ね合わせる時間的コヒーレントビームコンバイニングしか無い訳だけど
そもそもそれだけの共振器内パワー溜め込むためには増幅器のミラーや媒質のダメージしきい値を軽く超えてきてしまうからビーム径を極限まで広げる必要がある
だから装置は小さく見積もってもトラック3台分くらいになりそうだね
少なくとも「銃」と呼べるようなサイズに収めるのは無理だよ

51 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 07:40:41.66 ID:AQgTlkAt.net

目指すは大出力じゃないだろ
超小型のが造れて、たとえばPCの中で使われてるフラットケーブルが
光ファイバーに置き換えられるとかそんな感じだろ

52 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 08:16:09.37 ID:rc5YEbzL.net

１００年後には科学はどうなってるんだ・・・

53 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 10:59:20.47 ID:RLzXdA3T.net

>>22
え、そうなの？
ポラリトンの緩和時間に関係あるのかと思ってたんだが、そうでもないのか。

54 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 15:45:34.55 ID:yqHrdcYP.net

有機EL詐欺のようなものだろ、効率１００％なのにＬＥＤと大差ない
消費電力ってこと。
そして商用電源から駆動するタイプは蛍光灯と大差ない電源効率だってこと。
途中の電気電源回路や光が素子から外にでてくる割合や人間に必要な白色に
変色する為に劣化する効率など一切無視した数字を素晴らしいと表現しても
現実の製品レベルでは糞になる。
ＬＥＤ電球の寿命やら性能は、デバイスそのものの性能で製品の性能が書いてない
ところに気が付いていない奴のミスリード。

55 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/15(日) 20:12:10.35 ID:4wJdmGmD.net

兵士用のレーザー銃は夢があるけど実際はストッピングパワーが低いので使い物にならん
夢で終わる武器の第一候補

56 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/16(月) 11:39:23.95 ID:NV8p1hPq.net

250倍の出力とは書いてないようだけど
エネルギー消費が250分の1と書いてあるけど

だから例えば効率が90%だったのが99.96%になったと

57 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/16(月) 11:55:57.28 ID:u4EFsNRM.net

>>3
それがなにか？

極小出力のレーザーができるって凄いことだとおもうけど。

58 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/16(月) 12:25:46.94 ID:+3aIJSH/.net

タイトルを

【技術】ミシガン大学 従来の250分の1の極小出力レーザを原理実証

に変えろ

59 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/16(月) 12:45:49.23 ID:RT2l+Qdg.net

＞コンピュータ回路の配線に代わるものとしてレーザを使用

基板上に銅線じゃなくて透明樹脂の配線パターンが走るのかしら？

60 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/17(火) 18:47:33.83 ID:vz8fEnzQ.net

>1にはどこにも変換効率と書いてないのに、勝手に効率と誤認して
駄目出ししてるやつがいるな

61 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/06/18(水) 10:20:19.89 ID:mAPGIJKC.net

効率じゃない、
>従来のレーザの250分の1のエネルギーしか消費しないそう。
従来のレーザーは２５０倍のエネルギーを消費すると書いてある、
どんだけミスリードしているんだ。

62 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/07/05(土) 00:46:35.37 ID:CkwUyeDX.net

>>55
レーザーに打たれたら体が貫かれると思ってるみたいだけどそれはSFの話な
実際にはレーザーが照射されたところが瞬時に蒸発してアブレーションって状態になる
簡単に言うと爆発する(もちろん現在の技術じゃ不可能なくらい高強度の光が前提だけど)

63 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2014/08/09(土) 19:41:00.15 ID:YljU0wkU.net

そういやあ物理の先生が言ってたなあ
映画の宇宙戦争の場面とかで、レーザー光線が見えたりするけどあんなの嘘やって。
レーザー光線が見えるのは「目え撃たれた時だけ」って言ってたわ