여러 가지 레이저

헬륨-네온 레이저

1961년 자반(Ail Javan), 베넷(W. R. Bennett, Jt.), 헤리엇(D. R. Herriott) 세 사람은 헬륨(He)과 네온(Ne)의 혼합기체를 이용하여 기체 레이저로는 최초로 1152.3 nm의 적외선의 연속발진에 성공하였다. 오늘날에는 이 레이저는 수 밀리와트의 가시광선(632.8 nm)을 내게 하여 실험실에서 간섭을 이용한 측정, 홀로그래피의 제작 등에 널리 쓰고 있다. 이 레이저에서 헬륨은 네온을 들뜨게 하는 매개물질로서 작용하여 실제의 발진은 네온에서 이루어진다.

0.8 torr의 He과 0.1 torr의 Ne의 혼합기체를 가늘고 긴 관속에 넣어두고 방전시킨다.

한 방향으로의 편광에 대해서지만 100% 투과시키기 위해 브루스터 창을 설치하여 빛의 손실을 줄인다.

헬륨의 들뜸

아래 그림은 헬륨과 네온이 희박하게 있는 가운데 고전압이 걸리면 헬륨이 이온화되어 전자가 더 빠른 속력으로 가속되어 다른 헬륨을 만나서 이를 여기시키는 과정을 보여주고 있다.

위 그림에서 전자에 의해 여기된 헬륨은 더 희박하게 있는 네온을 만나서 충돌한다. 헬륨이 충돌한 네온은 헬륨의 열적 에너지 차이 정도로 낮아 쉽게 들뜨게 된다.

아래 그림에서 보이는 것처럼 헬륨에 의해 들뜬 네온은 바로 바닥상태로 떨어지지 못하고 바로 아래 준위로 뜸하게 떨어진다. 그 아래 준위는 빠르게 바닥상태로 떨어지기 때문에 위의 두 준위는 밀도반전이 일어나게 된다. 밀도반전이 일어나는 두 에너지 준위는 3.39 μm, 633 nm, 1.15 μm의 레이저 발진을 하게 된다.

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헬륨-네온 레이저의 발진_ 내부의 가는 관 속에서 헬륨-네온 레이저가 발진하고 있다.

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