[광학] LASER

목차

Ⅰ. A Brief History about the Laser
1. 레이저의 배경이 된 연구
2. 메이저(MASER)의 탄생
3. 레이저(LASER)의 탄생

Ⅱ. Properties Of Laser Light
1. Monochromaticity
2. Directionality
3. Coherence

Ⅲ. Laser의 원리
1. Energy States in Atoms & Emission of Light
2. 유도 방출(Stimulated Emission)과 광의 증폭
3. 레이저 발진 조건
4. 광공진기(Optical Cavity)
5. Elements of a Laser
6. Q-Switched Laser
7. Mode - Locking

본문내용

모든 물질은 원자로 구성되며, 각 원자는 Bohr의 원자모형으로 잘 알려진 것같이 원자핵과 그 주위를 원운동하고 있는 음전하의 전자 군으로 구성되어 각자 에너지를 갖고 있다. 원자가 갖는 전자 수는 원자의 종류에 따라 다르며, 원자핵 주위를 원 궤도로 도는 전자는 일정한 반지름을 갖는 특정한 궤도만이 허용된다. 이것은 전자가 취할 수 있는 궤도는 제한되어 있고, 전자는 일정한 간격을 유지하는 궤도에서만 안정하다는 것이 된다.

원자의 첫 번째 최외각 궤도를 도는 전자에 외부에서 다른 전자를 충돌시키는 등 에너지를 부여하면, 전자는 보다 바깥쪽의 궤도로 이동하게 된다. 즉, 전자는 원래의 상태보다 큰 에너지를 갖게 되고, 다른 운동을 하게 되는 것이다. 이러한 상태를 전자가 에너지를 얻어 들뜬상태(Excited State)에 있다고 하고, 이와 같이 전자나 원자에 에너지를 주는 것을 여기(Pumping)라 한다.

< Emission and Absorption of Light>
에너지준위 E1과 E2를 갖는 원자에 외부에서 진동수 의 전자파를 입사시킬 때, 원자는 진동수 의 광에 공진하여 효율 좋게 그 광의 에너지를 흡수하고, 에너지 준위 E1에서 E2로 여기 된다. 들뜬 에너지준위 E2에 있는 원자는 일반적으로 불안정하고, 짧은 시간 안에 안정한 상태인 E1준위로 이동하며, 여기에
서 얻어진 여분의 에너지를 광자로 외부에 방출한다. 이렇게 에너지 준위 E2 에서 E1 으로 원자의 상태가 변화하는 것을 천이(transition)이라하고, 이 때 방출된 광자가 갖는 에너지는 가 된다.

<유도 방출(Stimulated Emission)과 광의 증폭>
만일 원자가 에너지 준위 E2를 채우고 있을 때 전자파가 증가하면, 역으로 에너지 준위 E1으로 향한 천이가 일어나고 에너지 의 광자를 방출한다. 다시 말해, 들뜬 준위 E2 에서 자연천이가 일어나기 전, 즉 완화 시간(Relaxation Time) 이전에 광자가 입사되면, 이 광자의 자극으로 일종의 공명현상을 일으키고, 원자는 에너지 준위 E2 에서 E1 으로 천이한다. 이 때, 주파수, 위상 및 편광이 모두 같은 광자를 방출하게 되는데, 이러한 방출을 유도방출(Stimulated Emission)이라 하며, 방출하는 전자파는 입사된 전자파와 일정한 위상관계를 갖는다.

참고자료

· 없음