목차 일부
머리말
1장 레이저의 원리와 구조
1.1 전자기파란? ... 1
1.2 레이저의 작동원리와 구조 ... 9
1.2.1 레이저 공명기 ... 11
1.2.1.1 레이저 공명기의 요구조건 ... 12
1.2.2 레이저 거울 ... 14
1.2.2.1 빔 질 ... 14
1.2.2.2 초점 ... 15
1.2.3 펌핑 ... 15
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머리말
1장 레이저의 원리와 구조
1.1 전자기파란? ... 1
1.2 레이저의 작동원리와 구조 ... 9
1.2.1 레이저 공명기 ... 11
1.2.1.1 레이저 공명기의 요구조건 ... 12
1.2.2 레이저 거울 ... 14
1.2.2.1 빔 질 ... 14
1.2.2.2 초점 ... 15
1.2.3 펌핑 ... 15
1.3 물리적 기본 이론 ... 17
1.3.1 에너지준위 ... 17
1.3.1.1 원자의 에너지준위 ... 17
1.3.1.2 분자의 에너지준위 ... 18
1.3.1.3 고체의 에너지준위 ... 21
1.3.1.4 반도체의 에너지준위 ... 21
1.3.2 광자 ... 22
1.3.3 유도방출 ... 23
1.3.3.1 흡수와 자연방출 ... 23
1.3.3.2 자연방출과 유도방출의 확률 ... 25
1.4 레이저 증폭기 ... 28
1.4.1 열적평형상태에서 전자분포 ... 29
1.4.2 밀도반전 ... 30
1.4.3 한 방향 레이저 증폭기 ... 32
1.5 자기여기 레이저 공명기 ... 34
1.6 레이저 효율 ... 35
1.7 레이저 작동방법 ... 37
1.7.1 연속 레이저(Cw laser) ... 37
1.7.2 펄스 레이저(Puls laser) ... 37
참고문헌 ... 38
2장 레이저 광의 특징
2.1 왜 레이저 빔은 단색광인가? ... 41
2.2 왜 레이저 빔은 평행광인가? ... 43
2.2.1 발산각과 공간각 ... 43
2.2.2 일반광원은 발산한다 ... 44
2.2.3 굴절과 분산 ... 45
2.3 왜 레이저 빔은 가간섭성을 지니는가? ... 46
2.3.1 시간가간섭 ... 50
2.3.2 공간가간섭 ... 52
2.4 레이저 빔은 극초단의 펄스를 낸다 ... 53
2.5 레이저 빔은 고주파수이다 ... 54
2.6 레이저 빔은 쉽게 편광시킬 수 있다 ... 54
2.7 고출력 레이저의 비선형효과 ... 55
2.8 레이저 빔의 단점(빔 단면의 세기가 일정하지 않다) ... 56
참고문헌 ... 57
3장 레이저의 구성요소 및 부품
3.1 간섭층 ... 59
3.1.1 반 반사층 ... 59
3.1.2 간섭거울 ... 61
3.1.3 간섭필터 ... 62
3.2 주파수선택과 필터 ... 63
3.2.1 평행평면 ... 63
3.2.2 주파수선택 부품 ... 64
3.2.3 광분배기 ... 65
3.2.4 광로우회 ... 66
3.2.5 광학필터 ... 66
3.2.6 격자 ... 66
3.3 렌즈와 광학기구 ... 67
3.3.1 렌즈재료 ... 67
3.3.2 초점의 직경(Spot size) ... 68
3.3.3 에너지밀도와 파괴 ... 69
3.4 빔 확산 ... 70
3.4.1 공간필터 ... 71
3.4.2 발산이 적은 빔 ... 71
3.4.3 동심원의 파동면 ... 72
3.5 거울 ... 73
3.5.1 거울재료 ... 73
3.5.2 거울구조 ... 74
3.6 편광자 ... 75
3.6.1 편광필터 ... 75
3.6.2 평광프리즘 ... 75
3.6.3 브르스터(Brewster) 편광기 ... 75
3.7 변조기(Modulator) ... 76
3.7.1 자기 광학적 변조기(Faraday modulator) ... 77
3.7.2 비선형 광학효과를 이용한 주파수변환 ... 78
3.7.3 전기광학적 효과(Pockels cell) ... 81
3.7.4 음향광학적 변조기 ... 82
3.7.5 압전 변조기 ... 83
3.7.6 포화흡수체 ... 83
3.7.7 옵티컬 파라메트릭 오실레이터(OPO : optical parametric oscillator) ... 84
3.8 짧은 펄스의 생성 ... 84
3.8.1 Q 스위치 ... 84
3.8.2 캐비티덤핑(Cavity dumping) ... 85
3.8.3 모드로킹(Mode locking) ... 85
3.9 광공명기 ... 87
3.9.1 종방향의 고유진동과 종모드 ... 87
3.9.2 횡방향의 고유진동과 횡모드 ... 89
3.9.3 양호도(Quality factor) ... 91
3.9.4 유형 ... 93
참고문헌 ... 98
4장 레이저의 종류
4.1 적외선 분자 레이저 ... 102
4.1.1 이산화탄소 레이저(CO₂laser) ... 102
4.1.2 일산화탄소 레이저(CO laser) ... 106
4.1.3 불화수소 레이저(HF laser) ... 107
4.1.4 물 레이저(H_2O laser) ... 108
4.2 중성원자의 레이저 전이 ... 109
4.2.1 헬륨 네온 레이저(He Ne laser) ... 110
4.2.2 구리와 금 레이저(Cu laser와 Gold laser) ... 112
4.3 이온 레이저 ... 115
4.3.1 희귀기체 레이저 ... 115
4.3.2 아르곤이온 레이저(Argonion laser) ... 115
4.3.3 금속증기 레이저(Metallvapor laser) ... 118
4.3.4 구리이온 레이저(Copperion laser) ... 119
4.4 자외선 분자 레이저(UV molecular laser) ... 122
4.4.1 질소 레이저(N₂laser) ... 123
4.4.2 엑사이머 레이저(Excimer laser) ... 124
4.5 고체 레이저와 색소 레이저 ... 126
4.5.1 광펌핑 ... 127
4.5.2 루비 레이저(Ruby laser) ... 129
4.5.3 네오딤 레이저(Neodym laser) ... 132
4.5.3.1 야그 레이저(YAG laser) ... 132
4.5.3.2 유리 레이저(Glass laser) ... 133
4.5.3.3 에르븀 레이저(Erbium laser)와 홀뮴 레이저(Holmium laser) ... 135
4.5.3.4 알렉산드라이트 레이저(Alexandrite laser) ... 137
4.5.4 색소 레이저 ... 138
4.5.5 컬러센터 레이저(Colorcenter laser) ... 141
4.6 라만 레이저(Raman laser) ... 143
4.7 반도체 레이저(Semiconductor laser) ... 144
4.8 자유전자 레이저(Free electron laser) ... 148
4.9 엑스레이 레이저(X-ray laser) ... 149
참고문헌 ... 150
5장 물질과 전자기파의 상호작용
5.1 물질과 빛의 상호작용 ... 157
5.1.1 빛은 입자 ... 157
5.1.2 반사, 굴절 및 투과 ... 158
5.1.3 이중굴절(복굴절) ... 159
5.1.4 흡수 ... 159
5.1.5 주파수배가(Frequency doubling) ... 160
5.1.6 고출력 레이저 빔과 물질과의 상호작용 ... 160
5.2 광검출기와 분광기구 ... 161
5.2.1 열검출기 ... 161
5.2.2 외부광자효과에 의한 검출기(진공검출기) ... 164
5.2.3 내부광자효과에 의한 검출기(반도체검출기) ... 166
5.3 간섭에 의한 길이측정 ... 167
5.4 라만 분광계(Raman spectroscope) ... 169
5.5 홀로그래피(Holography) ... 171
5.6 속도측정 ... 172
5.7 레이저 원자형광 분광계(LAFS : laser atom fluoreszenz spectrometrie) ... 173
5.7.1 레이저 성분분석(LIBS) ... 173
5.7.2 리다(LIDAR) ... 174
5.8 원자힘 현미경(AFM : atomic force microscope) ... 175
5.9 한 원자 분해능의 비행시간 질량측정장치(TOF-MS : time of flight mass spectrometrie) ... 176
5.10 다이아몬드 필름(Diamond film) ... 177
참고문헌 ... 178
6장 의료진단 및 치료에 의한 레이저 이용
6.1 열적효과의 레이저 수술 ... 184
6.2 비열적효과의 마이크로 수술 ... 187
6.3 암조직의 광화학적 치료 ... 187
6.4 비오스티뮬레이션(Biostimulation) ... 188
6.5 광제거(Photoablation) ... 189
6.6 충격파의 생성과 결석제거(Lithotripsy) ... 190
6.7 치과분야 응용 ... 192
참고문헌 ... 193
7장 레이저의 산업응용
7.1 레이저 가공 ... 195
7.1.1 천공가공 ... 196
7.1.2 절단가공 ... 199
7.1.3 용접 ... 200
7.1.4 표면합금(Surface alloying) ... 202
7.2 광통신 응용 ... 203
7.3 생물학에 응용(광합성 측정) ... 205
7.4 군사무기 개발에 응용 ... 206
7.5 핵융합연구에 응용(인공태양) ... 209
참고문헌 ... 213
8장 레이저 빔으로부터 보호
8.1 안전 ... 215
8.1.1 레이저와 부속기구 ... 215
8.1.2 레이저 빔 ... 216
8.1.3 레이저 빔 외의 위험요소 ... 218
8.1.4 법적인 규제 ... 219
8.1.4.1 레이저의 등급 ... 219
8.1.4.2 노출의 한계값 ... 220
8.2 일반적인 보호대책 ... 220
참고문헌 ... 221
부록
1. 독일의 의료기구령 ... 223
2. 파괴에너지 밀도 최대값 ... 250
2.1 파괴에너지 밀도 최대값 ... 252
2.2 참고문헌 ... 252
3. 레이저 응용의 약어 일람표 ... 253
4. Lambda physik 회사의 엑사이머 레이저 ... 256
5. 의료용 레이저 ... 257
6. 광자에너지 단위에서 환산요인 ... 258
7. 불안정 공명기 설계의 예 ... 259
8. 찾아보기 ... 261
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