Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

Laser

A laser is a device that emits light through a process of optical amplification based on the stimulated emission of electromagnetic radiation. The term "laser" originated as an acronym for "light amplification by stimulated emission of radiation".[1][2] A laser differs from other sources of light in that it emits light coherently. Spatial coherence allows a laser to be focused to a tight spot, enabling applications such as laser cutting and lithography. Spatial coherence also allows a laser beam to stay narrow over great distances (collimation), enabling applications such as laser pointers. Lasers can also have high temporal coherence, which allows them to emit light with a very narrow spectrum, i.e., they can emit a single color of light. Temporal coherence can be used to produce pulses of light as short as a femtosecond.

Among their many applications, lasers are used in optical disk drives, laser printers, and barcode scanners; fiber-optic and free-space optical communication; laser surgery and skin treatments; cutting and welding materials; military and law enforcement devices for marking targets and measuring range and speed; and laser lighting displays in entertainment.

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(방사의 유도방출에 의한 광의 증폭)의 앞글자로 이루어진 말로서 물리 현상을 이용한 광원장치(光源裝置)를 지칭한다. 1958년 Bell 전화연구소의 Schawlow와 Townes가 유도방출에 의한 마이크로(micro)파의 증폭(메사)과 같은 원리로 광의 증폭·발진현상이 일어난다고 논리적으로 지적하여 1960년 Hughes사의 Maiman이 루비를 사용하여 최초로 레이저 발진실험(發振實驗)에 성공하였다. 그 후 2~3년간에 기체(氣體) 레이저, 반도체 레이저가 발명되고 현재에는 레이저광의 파장역(波長域)이 0.1㎛에서 수백 ㎛, 출력은 연속발진(連續發振)으로 수백 kW, 펄스 발진에서 10¹²W까지 이르고 있다.

레이저 발진은 광공진기(光共振器)중에 놓아둔 증폭매질(增幅媒質)을 음(-)의 온도상태로 함으로써 가능하게 된다. 부의 온도상태란 높은 에너지 상태에 있는 입자수(粒子數)가 낮은 에너지 상태에 있는 입자수를 상회(上回)하는 상태이며, 고체 레이저에서는 증폭매질에 강하게 광을 조사(照射)시킴으로써 실현되고 기체 레이저에서는 방전(放電)에 의하여, 반도체 레이저에서는 PN 접합으로 전류를 흐르게 하여 실현된다. 부의 온도상태에 있는 매질은 자연방출광(自然放出光)을 발생시켜 이것이 다시 유도 방출현상에 의하여 증폭된다. 이 증폭된 광의 일부를 광공진기에 의하여 증폭 매질중에 정귀환(正歸還)함으로써 레이저 발진이 실현된다.

레이저 광과 보통 광이 결정적으로 다른 것은 보통 광이 자연방출에 의한 광이기 때문에 위상에 일치한 파장이 최대 수 ㎝에서 수십 ㎝인데 대하여 레이저광은 유도방출광이므로 파장이 수 ㎞에 이른 것을 얻는데 있다. 레이저는 고출력용 고체 레이저, 기체 레이저, 높은 안정동작의 기체 레이저, 소형, 경량의 반도체 레이저, 발진 주파수가 변하는 색소(色素) 레이저 등으로 분류된다. 이와 같은 레이저는 보통 다른 광원(光源)에 비하여 가격이 비싸고, 발광효율이 낮은 결점이 있지만 보통 광에서는 찾아 볼 수 없는 장점들이 있어서 통신, 정보처리, 가공(加工), 거리측정, 계측, 물성(物性) 연구에서 레매이저 분광학(分光學), 의료, 레이저 핵융합 등 넓은 분야에 응용되고 있다.