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..

4준위 레이저 반전분포를 실현시키면 레이저 증폭작용이 일어나는 것은 당연하다고 할 수 있다. 문제는 어떻게 입자수분포를 반전시키는가 하는 것이다. 실제 레이저에서 잘 이용되는 것은 3준위계 또는 4준위계의 완화 시간차를 이용하는 방법이다. 우측의 그림은 이상적인 3준위 레이저의 에너지준위를 나타낸 것이다. 레이저의 경우, 각 준위 사이에 생기는 에너지차는 열에너지에 비해 아주 크기 때문에 열평형상태에서 거의 모든 원자는 바닥준위인 준위 1에 있다. 이와 같은 원자의 집단에 외부에서 ν31=(E3-E1)∕h에 가까운 주파수의 강력한 광을 입사시켜 바닥준위의 원자를 준위 3으로 여기시킨다. 이것에 의한 유도방출확률 W31과 유도흡수확률 W13은 같기 때문에, 이를 Wi라 한다. 준위 3과 1의 원자수를 N3..