MODERN PHYSICS(2).

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1 MODERN PHYSICS(2)

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

3 10.2 Absorption Spontaneous emission. Stimulated emission.
A Einstein 유도 방출, 자발 방출 과정 설명 1) Absorption(stimulated absorption) 단위 주파수당 radiation energy density

4 (1) Spontaneous emission (1) Spontaneous photon :방향,위상이 random.

5 random

6 (2) Stimulated emission Amplification of light
Stimulated photon은 입사 photon과 방향,위상,주파수가 동일하다.(coherent photon) Amplification of light

7 입사광 Amplified light Gain medium

8 상태 밀도

9 Planck Blackbody radiation formula Stimulated transition ration
단위 시간당 유도 흡수/유도 방출 확률

10 10.3 Population inversion light amplification by emission of radiation
LASER = light amplification by stimulated emission of radiation

11 Population inversion 발산 방법
(1) Electric discharge He-Ne laser(633nm, red), Argon laser (515nm,Green) 그림10.10 ) 일반적인 헬륨-네온 기체 레이저

12 - (2) Optical Pumping - typical ruby laser Nd:YAG laser
(3) p-n junction in semiconductor lasers. p n - + holes electrons

13 레이저의 3대 요소 (2) Gain medium with 3 or 4 levels Absorption band metastable state (3)Optical resonator L

14 레이저 빛의 4대 특징 1) Monochromaticity I

15 2) Intensity

16 3) Coherence ( 가 간섭성 결 맞음) 간섭, 회절, holography 4) Small Divergence Q D L

17 Start-oscillation condition
output absorption scattering

18 laser volume 광자 1개의 세기 Transition rate

19 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--

20 10.5 Ruby laser (3-level laser)

21

22 10.6 희토류 고체 레이저 (rare-earth solid state laser)
4-level laser

23 10.7 He-Ne laser 와 holography
그림10.10 ) 일반적인 헬륨-네온 기체 레이저

24 Holography ; 3차원 물체 정보의 기록과 재생
Holo = whole graphy = 사진

25 10.8 Semiconductor laser ;Optical communication
small (transistor size), high efficiency (30%) simple, long life time (100년)

26 laser photon 질문 : 10-2,3 H.w. : 10-1,3,4,8