大久保研究室へようこそ

Welcome to Ohkubo's Lab.

東京工科大学工学部機械工学科の大久保研究室では、「太陽光励起レーザー」「レーザー推進」「レーザー加工のコンピューターシミュレーション」「最先端レーザー技術の配信」等光やエネルギーをサステイナブルな社会に生かすための研究を行っています。

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太陽光励起レーザー

Solar Pumped Laser

太陽光励起レーザーとは「地球上に膨大に降り注ぐ太陽光の光エネルギーを集め、直接レーザーに変換する技術」です。太陽光エネルギーの有効利用により、サステイナブルな社会に貢献する事を目指します。

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レーザー加工のシミュレーション

Numerical Simulation of Laser Processing

レーザーによるものづくりが今後のサステイナブルな社会の実現には必要となりますが、分からない事も多いです。本研究室ではコンピューターシミュレーション(数値計算)によりレーザーによるものづくりの現象解明、最適化を目指します。

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最先端レーザー技術の配信

Media with Recent Laser Technology

最新の研究が「どのように我々の社会に貢献するのか」が分からなければ研究の価値は認められず、今後のサステイナブルな社会の形成が遅れてしまいます。本研究室ではレーザー技術の最先端を分かりやすく伝えるメディアの工夫を研究しています。

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ニュース

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主な研究テーマ

東京工科大学工学部機械工学科の大久保研究室では、「太陽光励起レーザー」「レーザー加工のコンピューターシミュレーション」「最先端レーザー技術の配信」等光やエネルギーをサステイナブルな社会に生かすための研究を行っています。

太陽光励起レーザー

太陽光励起レーザーとは「地球上に膨大に降り注ぐ太陽光の光エネルギーを集め、直接レーザーに変換する技術」です。太陽光エネルギーの有効利用により、サステイナブルな社会に貢献する事を目指します。

レーザー加工の数値計算

レーザーによるものづくりが今後のサステイナブルな社会の実現には必要となりますが、分からない事も多いです。本研究室ではコンピューターシミュレーション(数値計算)によりレーザーによるものづくりの現象解明、最適化を目指します。

最新レーザー技術の発信方法

最新の研究が「どのように我々の社会に貢献するのか」が分からなければ研究の価値は認められず、今後のサステイナブルな社会の形成が遅れてしまいます。本研究室ではレーザー技術の最先端を分かりやすく伝えるメディアの工夫を研究しています。

研究紹介

研究概要を画像付きで説明します。

太陽光励起レーザーの応用

太陽光からレーザーへ

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サステイナブルな社会の実現に向けて、温室効果ガスの問題や枯渇の心配のある化石燃料から太陽エネルギーなどの再生可能エネルギーへの転換が求められています。
そこで、本研究室では使いにくい太陽光エネルギーを使いやすいレーザーへと変換する「太陽光励起レーザー」の研究・開発を行っています。
太陽光をレーザーに変換することにより、宇宙太陽光発電や、レーザー推進、エネルギーサイクルへの応用や、更には月面等の宇宙での加工機など幅広い応用が期待できます。
太陽光励起レーザーはまさに未来のエネルギーと言えるでしょう。

太陽光励起レーザーの概要

太陽光励起レーザーの概要

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大型のフレネルレンズにより大きな太陽光パワーを集め、その太陽光を二次集光系、三次集光系によりレーザー媒質へと集光することによりレーザー発振を実現します。
地上から見ると太陽は刻一刻と動いているように見えるため、常にフレネルレンズが太陽に正対するように、装置全体は太陽追尾装置の上に構築されています。
このような仕組みにより、実際の太陽光を用いたレーザー発振に成功しています。

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他の研究との比較

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横軸をレーザー出力、縦軸を効率にして色々な研究を比較したグラフです。
私たちが開発した太陽光励起レーザーは現在世界一の効率を得ることに成功しています。
他の研究の最高効率の結果と比較すると、レーザー出力は約10倍も大きく、1.5倍大きな効率でのレーザー発振に成功しています。

レーザー加工と数値計算

レーザー加工と数値計算

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従来の機械加工では、工具の損耗や対象の破壊・変形、更には加工速度が遅いなどの問題がありました。
近年注目されているレーザー加工は、レーザーは光ですので損耗することは無く、一瞬で対象を除去することが可能なため、加工速度が速いのが特徴です。
しかしながら、レーザーの熱により材料が変形・損耗することがあるのですが、現象が一瞬で起こるために何が起こっているのかを実験で把握するのが困難です。
そこで本研究室ではレーザーによる入熱等の最適化を行うために、コンピューターを利用したシミュレーション(数値計算)によって現象の把握や最適化を目指します。

CFRPのレーザー加工

CFRPのレーザー加工

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軽くて丈夫なCFRPは乗り物の材料としては大変優れており、サステイナブルな社会に必須の材料です。
レーザーであれば素早く切れますが、レーザーへの反応が全く違う炭素繊維とプラスチックとの複合材料であるために、レーザーを照射された材料がどのように変化するのかが良く分かっていません。
そのため、本研究室ではコンピューターシミュレーションにより、材料の内部でどのような現象が起こるのかを解析し、最適化を目指します。

レーザーによる3Dプリンター

レーザーによる3Dプリンター

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様々な形状が最低限の材料で一度に成型できるサステイナブルなものづくりの方法として3Dプリンタが現在注目を浴びています。
その中でも、敷き詰めた金属の粉をレーザーで溶かしてから固めることにより、レーザーを照射した部分だけを造形する技術があります。
この技術は材料を無駄にしないサステイナブルな加工方法ですが、レーザーが照射された多数の金属粉は複雑な挙動を示すため、最適化が進んでいません。
そこで本研究室では金属粉末の集合体にレーザーを照射した際にどのようなふるまいが起こるのかをコンピューターシミュレーションによって明らかにし、最適化を目指します。

レーザー推進の概要

レーザー推進

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通常はどんなに強い光を当てても物は動きませんが、レーザーだと物を動かすことが出来ます。これを用いた推進技術をレーザー推進と呼びます。
レーザーは、かなり平行に近い光線ですので、レンズでものすごく小さく集光することが出来ます。つまり、空間的に集中することが可能です。
更に、レーザーはエネルギーを溜めて、一瞬にエネルギーを集中して放出することも可能です。つまり、時間的にも集中することが可能なのです。
これらのレーザーの特徴を利用すると、物(ターゲット)にレーザーを照射すると、その集中されたエネルギーによってターゲットが高温・高圧の蒸気となり、爆発のような現象を起こすことが出来ます。その爆発の力で物を動かすのがレーザー推進の考え方です。
そこで本研究室では水を用いたレーザー推進技術により、物に直接触らずに、高効率に物を動かすことが可能なレーザー推進技術の開発を行います。

水を用いたレーザー推進

水を用いたレーザー推進

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レーザーで効率良く物を動かすにはどうしたら良いのでしょうか?
空気中で泳ごうとしていくら空気をかいても前に進むことは出来ません。これは、後ろに向かってかいている空気が軽いため、体が受ける反作用が小さすぎるためです。
一方で、水中で泳ぐことが出来るのは、後ろにかく水が重いため、体が受ける反作用も大きくなるからです。
つまり、レーザーで重い物を吹き飛ばせば、大きな反作用を得て効率よく物を動かすことが出来ます。
空気中で泳ごうとしたのと同じように、普通の固体にレーザーを照射しても、気体になった一部が吹き飛ぶだけなので、ターゲットは大きな反作用を得ることができません。
しかし、ターゲットの表面に水を付けておくと、水が透明なため、レーザーは水を透過して直接ターゲットに照射されます。ターゲットで生じたガスは、重い水と一緒に吹き飛ぶため、ターゲットは大きな推進力を得ることができます。
このように、水をターゲットに付けることにより、ターゲットだけでなく水も一緒にレーザーで吹き飛ばすことによって、ターゲットが効率良く推進できます。

最新技術の配信

最新技術の配信

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最新技術の研究は、研究者の配信手法・技量と受け手側とのマッチングが必ずしも上手く行かないケースが多々あります。
そこで、本研究室ではメディア学部の菊池研究室との共同研究で、最新技術を分かりやすく伝える工夫について研究を行っています。
現在、内閣府が主導するSIP(戦略的イノベーション創造プログラム)の「革新的設計生産技術」の中の「高付加価値設計・製造を実現するレーザーコーティング技術」のテーマにおいて、「イノベーションスタイル」のコアメンバーとして展示会等で情報配信の研究を行っています。

所属プロジェクト・補助金・共同研究等

大久保研究室では学内・学外の他の研究室・研究機関との共同研究を行っています。
*ロゴは全てリンクさせて頂いているので、ロゴ単体でアップロードされていない場合は空とさせて頂いています

内閣府が推進するSIP(戦略的創造イノベーション創造プログラム)の革新的設計生産技術のテーマにおけるイノベーションスタイルのコアメンバーです。

日本学術振興会の科学研究費補助金により、太陽光励起レーザーの研究のご支援を頂いております。

CFRPのレーザー加工に関するコンピューターシミュレーションについて天田財団様よりご支援を頂いております。

CFRPのレーザー加工コンピューターシミュレーションや、SIPのメンバーとして共同研究を行っています。

次世代の超ハイパワーレーザーを実現するための、超広帯域・超低分散の光学素子の設計を行っています。

最新技術を分かりやすく表現し配信するための研究を、SIPのイノベーションスタイルのコアメンバーとして研究しています。

太陽光エネルギーを利用した新しいサステイナブルな3Dプリンターの開発を行っています。

メンバー

本研究室は、所属学生達と非常勤講師と大久保で構成されています。

所属学生達

所属学生達

所属学生達

2015年度15人,2016年度5人の学生が卒業研究に携わっています。

謎の人物

非常勤講師

非常勤講師

その道のプロである方にお願いし、非常勤で学生達の指導や研究室運営を手伝って頂いています。

大久保 友雅

大久保 友雅

講師:大久保 友雅

よみ:おおくぼ ともまさ
出身高校:東京都立新宿高等学校
出身大学:東京工業大学
出身大学院:東京工業大学 博士(理学)
前職:東京工業大学 機械物理工学専攻 助教
所属学会(あいうえお順):応用物理学会, 日本機械学会,レーザ加工学会,レーザー学会
詳しくはこちらをご覧ください。

連絡先

御用の際にはこちらのフォームに必要事項をご記入の上ご連絡下さい。

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東京工科大学 大久保研究室

東京都八王子市片倉町1404-1
東京工科大学
研究棟C-107