레이저 구조
Laser construction |
레이저는 다음과 같은 세 가지 주요 부품으로 구성된다.
펌프원
펌프원은 레이저 시스템에 에너지를 공급하는 부분이다. 펌프 공급원의 예로는 전기 방전, 플래시 램프, 아크 램프, 다른 레이저로부터의 빛, 화학 반응 및 폭발성 장치가 있다. 주로 사용되는 펌프 공급원의 유형은 이득 매체에 의존하며, 이는 또한 에너지가 매체로 전달되는 방법을 결정한다. 헬륨-네온(HeNe) 레이저는 헬륨-네온 가스 혼합물에서 전기 방전, Nd:YAG 레이저는 제논 플래시 램프 또는 다이오드 레이저에서 집중된 빛을 사용하고 엑시머 레이저는 화학 반응을 사용한다.
중간/레이저 중간 크기 얻기
이득 매체는 레이저의 작동 파장 및 기타 성질의 주요 결정 요인이다. 다른 재료의 게인 미디어는 선형 스펙트럼 또는 넓은 스펙트럼을 가진다. 광폭 스펙트럼의 매체를 얻으면 레이저 주파수를 튜닝할 수 있다. 레이저 작동이 달성된 수백 또는 수천 개의 서로 다른 이득 매체가 있다(가장 중요한 것 목록은 레이저 유형 목록 참조). 이득 매체는 펌프원에 의해 흥분되어 인구 역전을 생성하며, 광자의 자발적이고 자극적인 방출이 일어나 광학적 이득, 즉 증폭 현상이 일어나는 이득 매체에 있다.
여러 가지 이득 매체의 예는 다음과 같다.
- 염료 레이저와 같은 액체. 이것들은 보통 메탄올, 에탄올 또는 에틸렌 글리콜과 같은 유기 화학 용제로, 쿠마린, 로다민, 플루오레세인과 같은 화학 염료를 첨가한다. 염료 분자의 정확한 화학적 구성이 염료 레이저의 작동 파장을 결정한다.
- 이산화탄소, 아르곤, 크립톤과 같은 기체와 헬륨-네온과 같은 혼합물. 이 레이저들은 종종 전기 방전에 의해 펌프질된다.
- 크리스탈이나 안경과 같은 고체. 고체 호스트 재료는 보통 크롬, 네오디뮴, 에르비움 또는 티타늄 이온과 같은 불순물로 도핑된다. 대표적인 호스트로는 YAG(yttrium 알루미늄 가넷), YLF(yttrium 리튬 플루오르화), 사파이어(산화알루미늄) 및 다양한 안경 등이 있다. 솔리드 스테이트 레이저 미디어의 예로는 Nd가 있다.YAG, Ti:sapfire, Cr:sapfire(일반적으로 루비라고 함), Cr:LiSAF(크롬 도핑 리튬 스트론튬 알루미늄 불소화), Er:YLF, Nd:유리 및 Er:유리. 고체 상태의 레이저들은 보통 플래시 램프나 다른 레이저에서 나오는 빛에 의해 펌프된다.
- 반도체는 고체 형태의 결정체로서 도판트 분포가 균일하거나 전자의 움직임이 레이저 작용을 일으킬 수 있는 도판트 수준이 다른 물질이다. 반도체 레이저는 일반적으로 매우 작으며 간단한 전류로 펌핑할 수 있어 콤팩트 디스크 플레이어와 같은 소비자 기기에 사용할 수 있다. 레이저 다이오드를 참조하십시오.
광 공명기
가장 단순한 형태의 광학적 공명기, 즉 광학 공동체는 게인 매체 주위에 배치된 두 개의 병렬 미러로, 빛의 피드백을 제공한다. 거울에는 반사 특성을 결정하는 광학 코팅이 주어진다. 전형적으로 하나는 높은 반사체가 되고, 다른 하나는 부분 반사체가 된다. 후자를 출력 커플러라고 하는데, 그것은 레이저의 출력 빔을 생산하기 위해 일부 빛이 캐비티를 빠져나갈 수 있게 해주기 때문이다.
자발적 방출에 의해 생성되는 매체의 빛은 거울에 의해 다시 매체로 반사되며, 매체는 자극된 방출에 의해 증폭될 수 있다. 그 빛은 거울로부터 반사되어 충치를 빠져나가기 전에 수백 번 중량을 통과할 수 있다. 보다 복잡한 레이저에서는 4개 이상의 거울이 공동을 형성하는 구성이 사용된다. 레이저 시스템의 정확한 작동 파장 및 기타 속성을 결정하기 위해서는 매체에 대한 미러의 설계와 정렬이 필수적이다.
스피닝 미러, 변조기, 필터 및 흡수기와 같은 기타 광학 장치를 광학 공명기 내에 배치하여 작동 파장 변경 또는 레이저 빛의 펄스 생성과 같은 레이저 출력에 다양한 영향을 미칠 수 있다.
어떤 레이저들은 광학 공동체를 사용하지 않고, 대신에 매우 높은 광학 이득에 의존하여 빛에 대한 피드백을 다시 이득 매체에 필요 없이 유의하게 증폭된 자발적 방출(ASE)을 생성한다. 이러한 레이저들은 초광성이며, 낮은 일관성이지만 높은 대역폭으로 빛을 방출한다고 한다. 광학 피드백을 사용하지 않기 때문에 레이저로 분류되지 않는 경우가 많다.
참고 항목
참조
- 코에치너, 월터(1992년) 솔리드 스테이트 레이저 엔지니어링, 3차 에드, 스프링거-버래그. ISBN0-387-53756-2
