레이저물리학의 기초

소개

레이저물리학의 기초

목차

1. Laser의 이론과 원리

2. 고체 레이저(solid-state laser)

3. 기체레이저

4. 액체 레이저

5. 반도체 레이저

6. 원자레이저

7. 양자우물 레이저

본문내용

1. Laser의 이론과 원리

에너지준위와 전이(transition)
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-전자준위(electronic levels)：전자배열과 관련된 에너지준위. 1 eV 정도의 오더 를 갖으며 근적외선에서 자외선까지의 다양한 스펙트럼을 보인다.
-진동준위(vibrational levels)：분자를 이루고 있는 원자의 진동과 관련된다. 각 진동 형태에 따라 제한된 수의 자유도를 갖는다. 즉, 양자화된다. 하나의 진동모드에서 다른 진동모드로 전이할 때 1 eV보다 작은 에너지를 갖고 적외선 파장정도에 해당된다.
-회전준위(Rotational levels)：분자의 양자화된 회전. 에너지는 0.001에서 0.01 eV 에 해당하며 원적외선 근처의 파장값을 갖는다.
양자역학적으로 전이가 가능한 상태들 중에서 준안정상태(metastable states)가 중 요한데, 원자 또는 분자가 오랫동안 여기상태에 머물수 있도록 하기 때문이다. 위의 세 가지 준위들은 서로 독립적이지만, 단일 전이에서 동시에 변할 수 있다. 유기염료레이저 (organic dye laser)가 그런 경우에 해당한다. 원자나 이온같은 경우엔 전자준위만 존재 하지만 분자에서는 일반적으로 진동준위의 변화는 회전준위의 변화를 동반하므로 복잡 해진다. 그렇기 때문에 원자나 이온은 특정한 파장의 빔만을 내놓지만 염료레이저나 이 산화탄소 레이저에서 분자들의 전이는 넓은 파장범위에 걸쳐 퍼지게 된다.

유도방출을 위해서는 밀도반전이 필요하다. 밀도반전이 이루어지면 결과적으로 레 이저 이득(gain) 혹은 증폭(amplication)을 얻는다. 이득은 레이저매질을 통과하는 단위 길이당 에너지의 증가 혹은 포톤의 수로 측정된다. 레이저의 증폭은 넓은 파장범위에 걸쳐 일어날 수 있는데 3가지의 에너지 준위와 다른 요인에 따라 달라진다. 이때 어떤 물질이 어떤 "이득 대역폭(gain bandwidth)"을 갖는다고 말한다.

참고자료

· 없음