LASER, Laser   Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation   레이저, 레이져, 레이저 발광

1. 레이저 (LASER, Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation)

  ㅇ 유도방출을 이용한 광 발진에 의한 광 복사(Light Radiation)
     - 이득매질 내 에너지준위 간의 여기에 의해 밀도 분포가 반전(밀도반전)됨으로써,
     - 이로인해 나타나는 유도 방출을 이용

  ㅇ 증폭이라기 보다는, 특정 파장(주파수) 만의 빛(가간섭성)을 (선택/강화시키는) 발진 장치 

  ㅇ 광범위한 분야에 이용
     - 광통신,의료,군사,계측,기계가공,광디스크 등


2. 레이저 광선 (코히어런트 광) 이란?

  ㅇ 단일 파장 만을 가진 위상(位相)이 고른 연속된 빛
     - 이 빛의 스펙트럼을 분광 프리즘으로 살펴보면, 매우 가는 1개의 선스펙트럼 만 보임
        . 즉, 레이저 광선은 위상이 고른 단색광(單色光, Monochromatic Light)이며,
        . 이런 빛을 코히어런트광 또는 코히어런트(가간섭성)가 좋은 빛이라고 부름

  ㅇ 자외선,가시광선,적외선,X-선 등 넓은 파장 영역에서 단일 주파수의 전자파를 발진 가능
     - 레이저 광선은 인공적인 단색광 임 (즉, 자연에서 얻을 수 없음)

  ㅇ 즉, 단일 주파수(파장), 위상이 일치된, 날카로운 지향성, 높은 에너지를 갖음


3. 레이저 장치의 동작 상의 특징

  ㅇ 레이저 발진을 위한 부속요소 필요
     - 광 증폭 이외에도 2개의 반사경(거울)로 구성된 광 공진기가 반드시 필요함

  ㅇ 레이저 발진을 위해 외부 에너지 (발진 개시 파워) 필요
     - 반전분포(밀도반전)를 위한 에너지 보다 커야 함 

  ㅇ 레이저는 사실상 고주파 발생기 또는 고주파 발진기 
     - 이에따라 발진이 일어나기 위한 증폭(Amplication), 궤환(Feedback), 그리고
       적절한 주파수 선택 동조 메커니즘(Selection)이 필요


4. 레이저의 기본구성 (3가지 핵심 요소)

  ①  레이저 매질/증폭매질/이득매질/활성매질 (Gain Medium) : 매질
     - 밀도반전(Population Inversion)이 가능한 물질 
        . 3 이상의 에너지준위를 갖는 물질           ☞ 레이저 준위(3준위계,4준위계) 참조
           .. 이 물질에 에너지를 주게되면 원자들이 높은 에너지 상태로 들뜨게 됨

  ②  펌핑매체 (Pumping Source)                            : 외부 에너지원
     - 펌핑이란 밀도반전을 형성하기 위해 외부에서 매질에 열에너지가 아닌 다른 형태의
       에너지를 공급하여 높은 에너지 준위를 갖는 원자나 분자들의 밀도를 높이는 과정

  ③  광 공진기 (Optical Cavity Resonator)                 : 광학적 공동
     - 보통 원통형 증폭매질 양끝에 마주보게 설치된 반사경에 의한 공동(Cavity)
        . 한쪽은 전반사 거울, 다른쪽은 하프거울(반사율,투과율이 거의 같음)

  


5. 레이저의 종류, 구분

  ※ ☞ 레이저 종류 참조
     - 일반적으로 발진 파장과 레이저매질(Laser Medium) 종류에 따라 구분
        . 기체 레이저, 고체 레이저, 액체 레이저, 반도체 레이저 등