> 호기심천국님께서 말씀하시길....
>
> 레이저 원리를 보던중 궁금한게 있어 질문 드립니다.
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> 1. E1 준위의 원자에 Pumping으로 고준위로 이동시킨다.
> 2. 고준위의 원자들은 안정된 저준위로 내려가기 위해서 자발방출을 한다.
> 3. 자발 방출을 하여 E1 준위로 내려가려는 원자를 선택률을 적용해 E2
> 준위에 잡아둔다.
> 4. 외부 자극을 주어 유도방출을 유발시켜 레이저를 발진시킨다.
>
> 위의 순서가 레이저의 발생 순서라고 생각합니다 근데 여기서 1, 4번 항목에 의문 듭니다.
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> (1, 4번 관련 질문)
> 질문 1: 고준위로 이동시키기 위해 광펌핑을 하는데 펌핑에 사용되는 빛의
> 파장이 발진시키고자 하는 레이저의 파장과 동일한 빛을 사용하는
> 지, 아니면 광펌핑시 사용되는 빛과 유도방출시 사용되는 빛은
> 서로 다른 파장의 빛을 사용하는지, 만약 다르다면 어떤 차이가
> 있는지 궁금합니다.
>
> (4번 관련 질문)
> 질문 2: 유도방출을 위해 외부자극을 주어 레이저를 발진시키는 것처럼 설
> 명이 되어 있는데, 외부 자극또한 에너지의 한 종류일 것이고
> 그렇다면 외부 자극시 E2 준위의 원자들이 E1 준이로 전이되는
> 것이 아니라 광펌핑때와 동일하게 E2 준위의 원자들이 다시 E2 보
> 다 높은 고준위로 전이되는게 정상이 아닐까요?
> 왜 유도방출시 고준위로 전이되지 않고 빛을 방출하고 저준위로
> 내려가나요? 선택률은 저준위로 내려가는 경우만을 제한하는것
> 같은데 무슨 다른이유가 있는지 궁금합니다.
>
> PS 해당그림은 첨부파일 확인 부탁드립니다.
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질문 1: 광펌핑의 빛과 발진 레이저의 파장관계
답: 첨부파일 그림에서 보실 수 있는 것처럼 펌핑하는 빛은 발진레이저의 빛보다 에너지가 커야 합니다. 즉, 녹색화살의 길이가 E2->E1의 붉은 화살의 길이보다 길죠. 따라서 펌핑광의 진동수가 커야 합니다.
이는 광량자설에 의해 빛알(광자)의 에너지가 진동수에 비례하기 때문입니다. 파장은 진동수에 역비례하므로 펌핑 빛의 파장을 짧아야 할 것입니다. 보통 광펌핑하는 빛으로 카메라 플래시처럼 백색광을 쓰더라도 이 중에서 발진에 기여하는 것은 펌핑의 조건에 부합되는 파장영역의 빛입니다.
질문 2: 유도방출 과정
답: E2 상태에 원자가 많이 머물고 있는 상태에서 유도방출을 시키기 위한 빛은 오직 그 에너지 차이와 같은 빛알(광자)입니다. 따라서 이러한 빛이 들어오더라도 E2에서 더 높은 상태로 전이시키는 일은 일어나기가 거의 불가능할 것입니다. 왜냐하면 그 에너지차이에 해당하는 상태가 위쪽에 존재할 확률이 거의 없기 때문입니다.
실제로 유도방출시키는 빛은 외부에서 공급하기 보다는 매질 내에서 가끔 E2에서 바닥상태로 떨어져 내리는 빛알로 충분합니다. 이렇게 금지된 전이를 하는 경우는 매우 확률이 낮긴 하지만 매질 속의 원자(혹은 분자)가 매우 많기 때문입니다.
일단 하나가 격발시키면 이 이후에는 산사태가 일어나듯이 유도방출이 급격하게 일어날 것입니다.
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님이
남겨주셨습니다.
[Re]laser 원리를 보다 궁금한게 있엇어...