9.1.4 레이저의 종류와 매질

Classifications and Mediums of Laser

 

현재 레이저의 종류는 수백에서 수천 가지에 이르고 있다.

(1) 기체 레이저( 헬륨 - 네온 레이저 중심으로)

기체 레이저는 균일한 매질이므로 손실이 작기 때문에 공진기를 크게 하면 이득이 좋게 되는 장점이 있다. 일반적으로 기체 레이저 장치는 규모가 크며 출력은 작아도 연속 발진이 가능하고 발진 파장의 수가 많아 가간섭성 등이 우수하다. 오랫동안 사용되어온 헬륨-네온 레이저는 수명도 꽤 길어졌고 비교적 안정된 레이저이다. 헬륨 네온 레이저는 레이저 매질로서 He(90%)과 NE(약 10%) 혼합기체를 사용한 것으로 크게 나누면 내부 거울형과 외부 거울형 2가지가 있다. 내부 거울형이라 하는 것은 레이저 튜브에 직접 거울을 부착시킨 것으로 내부에 브루스터 각을 만드는 창을 부착하여 직선 편광으로한 것과 단지 거울만 부착한 무편광의 것이 있고 출력은 0.5~19 ㎽ 정도이다. 이 이상의 출력을 얻는다고 하면 레이저 튜브의 열팽창에 따라 양단면에 있는 거울의 평행도가 그 균형을 잃기 때문에 출력은 약 10 ㎽ 정도가 내부 거울형의 한계이다. 주파수의 안정도는 거울 간격의 안정성에 따라 다르다. 내부 거울형의 경우 단지 거울만이 레이저 튜브에 부착되기 때문에 열에 의해 거울 간격의 변동이 현저하고 안정도는 나빠진다. 따라서 내부 거울형의 헬륨-네온 레이저의 사용은 주파수 안정성을 요구하는 응용에 적당하지 않으며 레이저의 직진성을 이용한 축의 조정이나 각종 조준으로서의 응용이나 위치 검출, 레이저의 에너지 밀도를 이용한 프린터 등의 광원으로서의 응용에 적당하다. 내부 거울형의 경우 소비자용이 대량 나와 있으며 가격도 저렴하고 수명도 길다. 또 레이저 튜브에 거울이 직접 부착되어 있기 때문에 거울을 조정할 필요가 없다.

외부 거울형은 레이저 튜브를 중심에 놓고 거울을 공진기의 양단에 배치한 것으로 레이저 튜브의 양단에는 부루스트 창이 부착되어 있다. 레이저 튜브의 발열의 영향은 내부 거울형에 비해 매우 적으며 안정한 레이저 장치이다. 내부 거울형의 레이저 파장과 색은 632.8 ㎚의 적색인데 비해 외부 거울형의 경우에는 거울의 코팅을 변화시킴에 따라 녹색, 황색 등 여러 색의 발진 파장을 얻을 수 있다.

(2) 고체 레이저

고체 레이저는 소형장치로도 큰 출력을 얻을 수 있고 가시영역에서는 근적외선 영역으로 그 발진파장의 영역이 좁혀지기 때문에 가간섭성이 낮다는 결점이 있다.

(3) 반도체 레이저

반도체 레이저의 특징은 전류를 흘리는 것만으로도 레이저 발진을 얻을 수 있고 직접 트랜지스터 회로와 결합시켜 발진이나 변조를 시킬 수 있다. 또한 소형으로 신뢰성이 높으며 양산성 등이 우수하다. 결점으로는 지향성에 결함이 있으며 출력이 작다는 것을 들 수 있다.

 

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