[과학기술과 현대생활] 레이저에 관한 레포트

목차

1. 레이저란?
2. 레이저의 원리
3. 레이저의 특징
4. 레이저의 종류
5. 레이저의 이용
6. 출처

본문내용

레이저의 원리
원자가 높은 에너지 준위로부터 낮은 에너지 준위로 옮길 때 여기상태에 있다고 하고, 그 차에 해당하는 에너지를 빛으로 방출하게 된다. 레이저는 많은 원자가 높은 에너지 준위에 머물렀다가 외부 자극에 의해 강력한 상호 작용을 하면서 동시에 낮은 에너지 준위로 떨어지는 것으로, 이것을 유도방출이라고 한다. 유도방출이란 빛이 에너지를 방출할 때, 외부 자극에 의해서 준안정 준위에 약간 머물러 있다가 낮은 에너지 준위의 상태로 떨어지는 것을 말한다. 이 때 빛의 방출은 자연방출과는 달리 단일 파장의 빛이 방출된다. 이러한 유도 방출에 의하여 생성된 같은 진동수의 빛은 레이저 매질 양측에 부착되어 있는 2개의 부분반사 거울과 완전 반사 거울을 통하여 증폭된다. 이때 증폭된 빛의 일부분이 부분반사 거울의 틈을 통하여 외부로 방출되어 나온다. 이러한 과정을 대량으로 동시에 진행되도록 고안한 것이 레이저이다.

그림 레이저 발진장치의 구조

그림 간단한 고체 레이저의 구성 예

레이저의 기본 구성은 공진기, 레이저매질, 여기매체 등으로 구성되어 있다. 원자 중에는 빛 에너지를 받아들여 높은 에너지 준위로 될 때 이 준위에 모무는 시간이 긴 것이 있다. 인공루비에는 레이저광선을 만드는데 중요한 크롬이온이 들어 있다. 이러한 물질에 빛 에너지를 발산시켜 들뜨게하면 낮은 에너지 준위에 있는 원자수보다도 상위의 높은 에너지 준위에 있는 원자수가 더 많아진다. 높은 에너지 준위 물질의 양쪽에 깨끗이 닦은 거울 2개를 평행하게 놓으면 빛은 2개의 거울 사이를 반사하며 몇 번씩 왕복한다. 이와 같이 하는 동안 차례로 유도방출이 생겨 빛은 더욱더 증폭된다. 2개의 평행한 거울은 유도 방출을 일으킬 뿐만 아니라 거울 사이에 빛의 정상파를 만들고, 이 조건에 맞는 빛만 증폭한다. 그러므로 이 때 발생하는 빛의 파장은 동일하게 되며, 이 빛이 2개의 거울 중 1개의 거울은 빛을 반사하고 일부만을 투과하도록 만들어 두면 거울사이에서 증폭된 빛의 일부를 외부로 꺼낼 수 있는데, 이때 나오는 빛이 레이저이다. 즉 레이저의 발생 원리는 빛이 높은에너지상태, 유도 방출, 증폭 및 발진 과정을 거쳐 나온다고 할 수 있다.

참고 자료

광학세계 = The optical journal / v.2 no.5 = no.5, 1990년, pp.35-45
광학세계 = The optical journal / no.85 = no.85, 2003년, pp.73-79
알기쉬운 첨단산업기술 144p~167p, 이상혁 저, 성안당