고조파 발생과 광 파라메트릭 발진 주파수가 다른 전자장 사이에서 서로 에너지 교환이 가능하다는 현상을 응용하는 것이다. 비선형 매질에서 전자파의 전파에 대한 방정식(맥스웰 방정식) : (무손실 비도전성 매질에서 자기적으로 선형이고 등방성이며, μ=μo인 경우) 가 된다. 전기분극 P를 선형 부분 PL=εoχLE와 비선형 부분 PNL로 나누고, ε=εo(1+χL)을 이용하면 (전기분극 P를 선형 부분 PL=εoχLE와 비선형 부분 PNL로 나누고, ε=εo(1+χL)을 이용) 참고로 더 나아가서 이를 맥스웰 방정식에 다시 대힙하여 회전(curl)을 취하고 자기장 성분 H를 소거하면 파동방정식을 얻게 된다. 2차 비선형효과에 의한 고조파 발생 원리 제2고조파 발생(second harmonic generati..

레이저에는 많은 종류가 있고, 그 특성도 각각 다르다는 것은 포스팅을 본 여러분들은 알고 있을 것이다. 각종 레이저 응용에서 중요하게 작용하는 것이 레이저 제어기술이다. 레이저의 제어를 어떻게 하는가는 레이저 응용면에서 핵심을 이루는 경우가 많다. 즉 각종 레이저를 어떤 분야에 응용하더라도 레이저광의 강도, 파장, 위상, 편광, 편향 및 변조 등의 제어는 빼어 놓을 수 없는 기술이다. 레이저광의 제어는 레이저 발진기 내부에서 레이저광의 강도, 파장 및 발진형태 등을 직접 제어하는 방법과 레이저 발진기에서 방사되는 레이저광을 외부에서 제어하는 방법으로 분류할 수 있다. 이제 그 제어방법과 특성 등에 대하여 알아보자! Q-스위치 레이저매질을 여기시키면 반전분포가 일어나고, 그 양은 점차 증가한다. 그러나 이..

레이저 발진모드 레이저발진은 광공진기 안에서 생기는 정재파에 따라 그 모드가 각양각색이다. 현의 진동에서 정재파의 배가 한 개일 때 기본파로 진동하는 것과 배가 두 개 및 네 개일 때 제2고조파 및 제4고조파로 진동하는 것도 있다. 이와 같은 여러 가지 모드를 진동모드라 한다. 광공진기에서도 마찬가지로 여러 가지 진동모드가 존재하게 된다. 종모드 광공진기에서 만들어지는 정재파의 주파수, 즉 공진주파수는 공진기 간격을 l, 광의 파장을 λ, 그리고 진동수를 ν라 할 때 광이 공진기 안에서 1회 왕복했을 때의 위상 변화량 2kl이 2π의 정수 배가 되는 것이다. 이것은 평면파 근사 공진조건인 kl=qπ이고, k=2π/λ=2πnν/co이 되어 q+1번째와 q번째의 공진주파수 간격 νp는 가 되며, 이를 종(l..

레이저발진 반전분포상태인 원자계의 매질 안에서는 천이의 스펙트럼 폭에 해당하는 주파수의 전자파가 증폭된다는 것을 알았다. 다음으로 이 같은 레이저매질이 광공진기 안에 있을 경우를 생각해 보자. 전자파가 두 개의 반사거울 사이를 왕복하면서 레이저매질을 통과하기 때문에 증폭작용이 일어난다. 증폭이 반사거울의 불완전한 반사나 레이저매질 안에서 산란으로 생기는 손실을 상회할 경우, 공진기 안에 축적되는 방사에너지는 시간이 경과하면서 증가되어 간다. 이 때문에 이득의 포화효과로 증폭률이 감소하고, 발진준위가 높아지며, 결국 포화된 이득이 손실과 같아지는 점에 이르게 된다. 이 점에서는 이득에서 손실을 공제한 실질적인 이득인자는 1이 되고, 전자파의 강도는 증가하지 않게 된다. 다시 말해, 정상 발진상태가 되는 것..

레이저 증폭에서 이득(gain)과 반전분포량의 관계에 대해서 생각해 보자. 광의 진행방향을 레이저매질의 길이 l방향으로 하고 단위면적당 광강도를 Iν, 이득계수를 γ(ν)라 하면, 광의 강도변화량은 아래의 식 관계로 표현할 수 있고, 그 해는 또한 다음과 같다. 이 된다. 레이저 작용이 준위 2와 1 사이의 유도천이에 의해서 일어난다고 할 때 원자계에서 전자파에 주어지는 단위체적당 광파워는 이 되고, 이것은 Iν의 증가량 dIν/dl과 같기 때문에 유도천이의 비를 이용하면 이득계수는 다음과 같이 표현된다. 광이 길이 l의 증폭성 매질을 일정한 이득계수로 통과한 후의 증폭도를 G라 하면 이 된다. 광의 증폭도는 이론적으로 반전분포 원자수가 많을수록, 광이 통과하는 증폭매질의 길이가 길수록 지수함수적으로 증..