MODERN PHYSICS(2)
Ch.10 LASERS 10.1 개요 응용 --광학,의학,기계,측량,동위원소 분리, 광통신,광 컴퓨터,영화, 화학… 주요 개념:Spontaneous emission. Stimulated emission. Population inversion. Gain. Resonator
10.2 Absorption Spontaneous emission. Stimulated emission. A Einstein 1917. 유도 방출, 자발 방출 과정 설명 1) Absorption(stimulated absorption) 단위 주파수당 radiation energy density
(1) Spontaneous emission (1) Spontaneous photon :방향,위상이 random.
random
(2) Stimulated emission Amplification of light Stimulated photon은 입사 photon과 방향,위상,주파수가 동일하다.(coherent photon) Amplification of light
입사광 Amplified light Gain medium
상태 밀도
Planck Blackbody radiation formula Stimulated transition ration 단위 시간당 유도 흡수/유도 방출 확률
10.3 Population inversion light amplification by emission of radiation LASER = light amplification by stimulated emission of radiation
Population inversion 발산 방법 (1) Electric discharge He-Ne laser(633nm, red), Argon laser (515nm,Green) 그림10.10 ) 일반적인 헬륨-네온 기체 레이저
- (2) Optical Pumping - typical ruby laser Nd:YAG laser (3) p-n junction in semiconductor lasers. p n - + holes electrons
레이저의 3대 요소 (2) Gain medium with 3 or 4 levels Absorption band metastable state (3)Optical resonator L
레이저 빛의 4대 특징 1) Monochromaticity I
2) Intensity
3) Coherence ( 가 간섭성 결 맞음) 간섭, 회절, holography 4) Small Divergence Q D L
Start-oscillation condition output absorption scattering
laser volume 광자 1개의 세기 Transition rate
10.4 3,4 level laser pumping power --skip-- Start-oscillation condition Laser start-oscillation condition 임계 밀도 반전(critical pop.inv.) 10.4 3,4 level laser pumping power --skip--
10.5 Ruby laser (3-level laser)
10.6 희토류 고체 레이저 (rare-earth solid state laser) 4-level laser
10.7 He-Ne laser 와 holography 그림10.10 ) 일반적인 헬륨-네온 기체 레이저
Holography ; 3차원 물체 정보의 기록과 재생 Holo = whole graphy = 사진
10.8 Semiconductor laser ;Optical communication small (transistor size), high efficiency (30%) simple, long life time (100년)
laser photon 질문 : 10-2,3 H.w. : 10-1,3,4,8