LED와 레이져

소개글

LED와 레이져에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Light Emitting Diode
1. 개요
2. 동작원리
3. 발광 다이오드의 대표특성
1) V - I 특성
2) 발광출력 - 순전류특성
3) 지향특성
4) 피크발광파장
4. 형상

2. Laser
1. 개요
2. 기본원리
3. 레이저의 종류
1) 광펌핑 고체 레이저
2) 액체 레이저
3) 염료 레이저
4) 기체방전 레이저
5) 기체역학 레이저
6) 화학 레이저
7) 반도체 레이저
8) 자유전자 레이저
9) 짧고 강한 펄스를 발생시키는 레이저
4. 레이저의 응용12.

본문내용

없지만 이 특성들을 조합하면 레이저가 개발되기 전에는 어려웠거나 불가능했던 일들을 할 수 있다.
헬륨-네온과 같은 기체를 사용하는 레이저에서 나오는 연속가시광은 모든 종류의 정렬(alignment) 작업에 필요한 거의 이상적인 일직선을 제공한다. 헬륨-네온 레이저에서 나오는 빔은 전형적으로 이론적 한계치에 가까운 1/1,000 이하로 발산한다. 대기의 요동이 장거리에서 빔의 선명성을 제한하기는 하지만 망원경을 통해서 거꾸로 빔을 통하게 함으로써 빔의 발산을 줄일 수 있다. 또한 레이저는 대규모공사에서 정렬 작업을 위해 널리 쓰이는데, 예를 들면 터널을 뚫는다거나 배관을 설치하는 데에서 장비를 인도하는 역할을 한다.
펄스 레이저는 LIDAR라고 종종 불리는 광레이더에 쓰이며 빔의 폭이 좁아서 목표물을 선명하게 나타낸다. 레이더와 마찬가지로 물체까지의 거리는 빛의 속도를 알기 때문에 빛이 물체에 닿아서 다시 돌아오기까지 걸린 시간을 측정함으로써 계산된다. LIDAR의 반사파는 달로부터도 돌아왔는데, 이는 달을 처음으로 밟은 우주비행사에 의해서 설치된 다중 프리즘 반사경에 의해서 실행된 것이다. 지상의 관측소로부터 달의 반사경까지의 거리는 몇 ㎝의 정확도를 가지고 측정할 수 있다. 지상의 서로 다른 지점에 있는 두 관측소로부터 반사경까지의 거리와 방향을 동시에 측정하면 두 관측소 간의 거리를 정확하게 알 수 있다. 그와 같은 측정을 지속적으로 하면 대륙들이 상호간에 상대적으로 유동하는 속도를 알 수 있다.
비행기 안에 수직으로 세워진 레이저 레이더는 경기장에 있는 계단의 윤곽 또는 건물의 지붕 모양과 같은 미세한 부분을 나타낼 수 있으며 빠르고 높은 해상도를 가지는 장치이다. 펄스 레이저 레이더는 먼지입자로부터도 반사파를 얻을 수 있으며 심지어는 고공에 있는 공기분자로부터도 얻을 수 있다. 따라서 공기의 밀도를 측정하고 때때로 기류를 추적하기도 한다.
레이저 출력빔의 높은 간섭성은 빛의 간섭을 이용하는 측정이나 응용기구에 매우 유용하다. 빛을 서로 다른 경로를 지나는 두 빛으로 나누면, 그들이 다시 모였을 때 위상이 같아서 보강간섭을 일으키거나 위상이 달라서 소멸간섭을 일으킨다. 따라서 재결합된 광파는 경로차가 한 파장의 반만큼 변할 때 명(明)에서 암(暗)으로 변화하여 간섭무늬를 만든다. 이런 장치를 레이저 간섭계라고 하는데, 아주 작은 변위도 감지할 수 있으며 비교적 긴 거리도 정확하게 측정할 수 있고, 극히 긴 거리에 대해서도 레이저를 이용해서 측정할 수 있다. 레이저 간섭계는 지질학적 단층을 통한 지각의 미세한 변위를 감시하는 데 쓰인다. 생산라인에서 이 장치는 세선(細線)을 측정하고 자동화된 기계도구에 의한 생산품을 감시하며 광학부품을 검사하는 데 이용된다.
레이저는 우수한 단색광이기 때문에 빛의 진동수가 조금만 변해도 알아낼 수 있다. 레이저 쪽으로 움직여오는 물체에서 반사된 빛은 물체의 속도에 관계하여 진동수가 증가한다(도플러 효과). 멀어지는 물체에 대해서는 진동수가 감소한다. 어느 경우든지 원래의 빛과 진동수변이가 일어난 빛이 광검출기에서 재결합하면 차이값의 진동수(원래의 빛과 변이된 빛의 진동수 차이)를 가지는 신호가 관측되며 아주 작은 속도도 측정이 가능하다.
레이저 광의 밝기와 간섭성은 3차원 깊이를 모사(模寫)하는 시각효과와 사진술(예를 들어 홀로그래피)에 특히 적합하다. 많은 레이저로부터 오는 빛은 비교적 강도가 세며, 일반적인 렌즈시스템에 의해서 작은 지점에 접속될 수 있다. 따라서 비교적 작은 펄스 레이저로도 임의의 미량물질을 증발시킬 수 있고 가장 경도가 큰 물질에도 작은 구멍을 뚫을 수 있다. 예를 들어 루비 레이저는 선을 뽑는 틀로 사용하기 위한 다이아몬드와 시계 베어링을 위한 사파이어에 구멍을 뚫는 데 사용된다. 생물학연구에서 미세하게 집속된 레이저는 단세포의 일부분을 증발시켜서 염색체의 현미경수술을 가능하게 한다.
최근에는 레이저가 의학에서도 다음과 같이 응용되고 있다. 첫째는 진단에서의 응용이다. 신체조직에 레이저 광선을 쏘였을 때 신체조직이 지니고 있는 특유의 스펙트럼이 형광되는 성질을 이용하여 신체조직의 영상을 입체적으로 보여주거나, 투여된 약물을 측정하거나, 암과 종양을 찾아내는 목적 등에 사용할 수 있다. 둘째, 치료에서의 응용이다. 강한 레이저를 자유롭게 굽힐 수 있는 광섬유를 통해서 암이나 종양 등에 선택적으로 쏘임으로써 태우거나 파괴시킬 수 있다. 치과에서 썩은 이를 제거하는 데 사용하기도 한다. 또한 기계적인 접근이 불가능한 장소에 레이저 광선을 사용해서 강한 열을 발생시킬 수 있는데, 이 원리를 적용한 것 중 하나가 눈의 각막수술이다. 셋째, 영상처리에의 응용이다. 의학영상(X선 필름 등)을 컴퓨터를 이용해서 처리하기 위해 디지털 정보로 저장시켜야 할 경우 입력장치에서 사용되기도 한다.
레이저는 소규모의 절단이나 용접에도 쓰인다. 또 저항기에서 일부 물질을 제거함으로써 정확한 저항값을 얻을 수 있고 미세회로 소자의 직접배열에서 연결회로를 변경시킬 수 있다. 레이저에서 나오는 광펄스는 적당한 장치에 의한 분석을 위해 시료물질을 증발시킬 수 있다. 이 방법으로 극히 작은 시료를 오염시키지 않고 분석할 수 있다. 레이저 광의 높은 밝기, 순수한 색상, 그리고 방향성은 빛의 산란실험에 이상적이다. 파장이나 방향이 바뀌어서 산란되는 미량의 빛도 쉽게 확인할 수 있다. 특히 라만 효과라고 알려진 산란은 분자의 종류를 확인할 수 있는 특성파장변이를 일으킨다. 레이저 생성원과 고감도의 분광사진술로 투명한 액체?기체?고체로 된 작은 시료를 분석할 수 있다. 레이저빔의 라만 산란에 의해서 먼 거리에 있는 대기의 오염물질을 측정하는 것도 가능하다.
레이저빔은 통신에 이용될 수 있다. 빛의 진동수는 무척 높아서(가시광의 경우 약 5 1014㎐) 매우 복잡한 신호를 부호화할 만큼 신속하게 강도를 변화시킬 수 있다. 원리상으로는 하나의 레이저 광으로 기존의 모든 무선 채널만큼의 많은 정보를 실을 수 있다. 그런데 레이저 광은 비?안개?눈에 의해 차단되므로 지상에서의 신뢰성있는 통신을 위해서는 레이저 광이 보호매질 안에 있을 필요가 있다.

키워드

LED,   반도체,   레이져,   발광다이오드,   자유전자레이져,   기체역학레이져