레이저의 발생 원리와 종류

목차

1 레이저의 정의.
2 레이저의 원리
3 레이저의 종류

본문내용

1. 레이저의 원리

레이저의 원리는 매우 복잡한 양자 물리(Quantum Physics)의 이론에 그 근거를 두고 있다. 아인슈타인 박사도 레이저의 원리에 관한 이론의 확립에 기초했다. 위의 그림은 전자의 유도방출을 말한 것이다. 분자나 원자등의 미시세계에서 각자가 가질수 있는 에너지의 크기는 불연속적으로 결정되므로 전자는 위 그림처럼 여러 궤도 중 하나에 존재하게 된다. 이 궤도들은 그에 해당하는 에너지를 가지고 있으며 이 궤도가 늘어나거나 줄어들기 위해서는 에너지가 필요하다. 위의 세 경우에 따르면 첫번째 그림과 같이 빛을 흡수하는 경우, 전자는 더 높은 에너지를 가지는 궤도로 이동하게 된다. 빛을 완전히 반사하거나 투과하지 않는 대부분의 물질에서 볼수 있는 현상이다. 두번째 그림과 같이 빛을 내면서 낮은 에너지의 궤도로 옮겨갈 수도 있으며 빛을 내는 광원들에서 볼 수 있다. 세번째 그림이 유도 방출이다. 두 궤도 사이의 에너지 차이에 해당하는 에너지를 가진 빛이 외부에서 들어오면 높은 에너지 궤도에 있던 전자가 같은 에너지의 빛을 내보내면서 낮은 에너지궤도로 떨어지는 현상이다.

따라서 외부에서 두 에너지 궤도 차이에 해당하는 빛이 들어올 때 전자가흡수해서 없어질 수도 있고 같은 빛을 추가로 내서 빛의 세기가 더 커질 수도 있다. 외부에서 진입된 빛을 흡수할 것인지 방출할 것인지를 결정하는 것은 전자가 높은 에너지 궤도에 있는가(유도 방출), 아니면 낮은 에너지 궤도에 있는가(흡수)에 따라 결정된다. 광 증폭이 된다는 말은 들어온 빛의 세기보다 더 큰 세기의 빛이 나간다는 의미이므로 흡수되는 경우보다 유도 방출되는 경우가 더 많으면 된다. 즉, 위의 첫번째 그림 4의 (a)보다는 (b)와 같이 높은 에너지 궤도에 더 많은 전자가 있으면 된다. 이런 현상을 밀도 반전이라 한다.
위 설명에 따르면 레이저의 원리는 빛을 낼 수 있는 물질의 원자나 분자에 있는 전자를 높은 에너지 궤도에 더 많이 있도록 해서 빛이 유도 방출되는 것이 흡수되는 것보다 많아지도록 해 빛을 증폭시키도록 하는 장치로 정의할 수 있다.

참고 자료

http://www.empas.com - 엠파스 백과사전
http://www.chuosangio.co.jp
http://www.excel-europe.com
http://nuke.co.kr
http://www.iap-kborn.de