레이저 발생원리, 레이저 종류 및 특성, 레이저를 이용한 기계가공기술

*현*
최초 등록일
2016.10.31
최종 저작일
2016.10
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목차

1. Laser 발생의 원리
2. Laser의 종류 및 특성
3. Laser를 이용한 기계가공기술(용접 제외)

본문내용

1. Laser 발생의 원리
모든 빛은 원자나 분자에서 발생한다. 원자는 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 이루어진다. 전자가 도는 궤도는 원자의 종류에 따라 여러 가지 있는데 같은 종류의 원자에서는 전자수와 전자가 도는 궤도가 일정하다. 가장바깥궤도를 도는 전자(최외각전자)에 외부로부터 빛에너지를 주거나, 다른 전자나 원자를 충돌시켜 에너지를 주면 에너지를 받은 전자는 보다 바깥쪽 궤도로 이동한다. 이렇게 전자가 어떤 에너지를 받아서 보다 바깥쪽 궤도를 돌게 되는 상태를 원자가 들뜬상태 또는 원자는 들뜬준위에 있다고 한다. 들뜬상태에 있는 원자는 불안정하므로 한 번 받아들인 에너지를 빛에너지로 외부에 방출하고 다시 원래의 궤도로 돌아가서 안정한 상태를 유지하려고 한다. 원자가 안정한 상태에 있는 것을 원자가 바닥상태에 있다고 한다.
즉, 빛은 원자나 분자가 들뜬상태로부터 바닥상태로 되돌아갈 때나 에너지가 보다 큰 들뜬상태로부터 작은 들뜬상태로 될 때에 방출한다고 할 수 있다. 실제로 물질을 구성하는 원자는 무수하게 있다. 그 때문에 발생하는 빛은 낱낱의 원자가 제각기 에너지를 받아들여 빛을 방출하므로 위상이나 파장이 서로 다른 빛의 모임으로 외부로 방출된다. 이것을 빛의 자연방출이라고 한다. 전구나 형광등, 네온사인 등이 발하는 빛은 모두 이 자연방출이다. 원자 중에는 빛에너지 등을 받아들여 들뜬준위로 될 때 이 준위에 머무는 시간이 긴 것이 있다. 크롬이온이 들어 있는 인공루비도 이런 성질을 가진 물질이며, 이 성질은 레이저광선을 만드는 데 중요한 성질이다. 이러한 물질에 빛에너지를 조사하여 들뜨게 하면 바닥준위에 있는 원자수보다도 상위의 들뜬준위에 있는 원자수가 더 많아진다. 이 상태를 반전분포라고 한다. 물질이 들떠서 반전분포 상태에 있을 때, 1개의 원자가 어떤 계기로 빛을 내면서 상위의 들뜬준위로부터 하위의 들뜬준위로 옮겨지면 다른 들뜬 원자도 자극되어 위상이 고른 같은 파장을 가진 빛을 차례차례 발생한다.

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