레이저에 관하여

소개글

레이저에 관하여에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 레이저광선과 빛의 차이

2. 발생원리

본문내용

준위로 올려졌을 때 다수의 원자가 진동에 공조하여 나타나는 빛이다.즉, 트랜지스터나 진공관에서는 증폭할 수 없는 단파장을 네온, 헬륨, 아르곤, 일산화탄소 등을 넣은 반도체 다이오드나 방전관에 대해 펌핑 시켜주게 되면 열평형 분포상태가 단전분포 상태로 바뀌게 된다.
여기에 증폭하고자 하는 빛을 넣어주면 이 빛에 의해 에너지 준위의 전이가 일어나게 되며, 이때의 에너지 전위차가 빛의 형태로 방출되는데, 이 빛이 레이저이다.
레이저의 종류에는 고체레이저, 기체레이저, 색소레이저 및 반도체 레이저 등의 여러 가지가 있다. 그러나 일반적으로 임가공에서 사용할 수 있는 레이저는 고체레이저와 기체레이저 두 종류가 있다.고체레이저는 YAG레이저로 기체레이저에 비해 좀더 넓고 세밀한 빔을 사용할 수가 있다.
기체레이저는 CO2레이저로 출력이 강하고, 대단히 효율이 좋기 때문에 산업용 및 연구용으로 가장 많이 사용되는 레이저 중의 하나이다. 대표적인 용도로 산업용으로는 금속, 비철금속 재료의 절단, 용접 및 표면처리 등의 용도로 사용되고, 연구용으로는 동위원소분리 및 핵융합용 광원 등의 용도로 사용된다
레이저 가공의 특징
가공표면에 광학적 접속 법에 의해 이론적으로 사용 레이저광의 파장 정도로까지 미세 스폿으로서 좁힐 수 있으므로 그 에너지 밀도를 108W/Cm2이상으로 쉽게 높일 수 있어, 종래 가공하기가 곤란하였던 초경취 재료, 즉 초경합금, 다이아몬드, 세라믹스 등에도 가공할 수 있다
레이저 가공은 높은 에너지 밀도의 미세 스폿에 의한 열 가공이기 때문에 방향성이 있는 목재등에서도 소음 없이 깨끗하게 자유곡선 가공을 할 수 있으며, 또 가공조건과 레이저 종류를 선택하여 플라스틱, 천, 종이, 피혁 등에 이르기 까지 가공할 수 있다, 또 에너지 밀도와 조사시간을 바꿈으로써 같은 기계로 절단, 용접, 열처리 등을 할 수 있다.한편 레이저 가공의 단점으로서는 다음과 같은 점을 들 수 있다.
1) 고가의 장비로 초기 투자비용이 크며 수리 부품도 비싸다.
2). 가공 속도가 빠르므로 이송장치 등도 거기에 맞추어 고속이 아니면 최고 성능을 발휘 할 수 없고, 또한 그 성능에 상응하는 만큼의 작업량이 없으면 운영비가 높은 가공이 되므로 이점이 생기지 않는다.
3). 금속가공의 경우 상부 다듬질 표면으로부터의 반사율이 높아 레이저광이 흡수되기 어려우므로 반사 방지처리 등을 필요로 한다.
레이저 가공조건에따른 적용의 예
초 점 위 치
특 징
적 용
절단 홈 폭이 가장좁고 정밀도가 높은 가공이 가능하다.
테이퍼도를 작게하는 가공
면조도를 양호하게 하는 가공
고속도 가공
미세가공
절단 홈 하부의 폭을 넓혀. 가스의 흐름이나 용융물의 유동성을 좋게 한다.
후판의 CW, 고주파 펄스 가공
아크릴의 가공
타이보드의 가공
타일의 가공
절단홈 상부의 폭을 넓혀 가스의 흐름이나 용융물을 유동성을 좋게한다.
AL의 에어절단
AL의 질소절단
스테인레스의 에어절단
스테인레스의 질소 절단
아연 도금 강판의 에어절단
③ 의학에서의 응용
최근에는 이 분야에서의 응용도 증가하고 있다. 예전에는 실명(失明)을 면할 수 없었던 눈의 망막(網膜)에 생긴 종양이나 당뇨병에 의한 안저출혈(眼底出血)도 눈 외부로부터 레이저광선을 조사함으로써 치료할 수 있게 되었다. 또 레이저를 사용하는 수술용 메스가 개발되어 위(胃) 속에 생긴 암이나 종양을 제거할 수 있다. 즉, 입으로 광섬유를 삼키게 하고 여기에 레이저광선을 통하여 암이나 종양 부분만을 태우고 잘라내는 방법이다.
④ 레이저 통신
레이저광선은 전화회선 등에 사용되고 있는 마이크로파에 비하여 주파수가 수만 배에서 수십만 배나 높은 광영역에 있는 전자기파이다. 그 때문에 이것을 반송파(搬送波)로 쓰면 마이크로파의 수만 배, 수십만 배나 되는 음성 화상(畵像) 데이터 등의 정보를 동시에 전송할 수 있다. 주파수가 약 4.7 1014Hz인 헬륨-네온 레이저광선에 전화 목소리를 실어서 통신을 한다면 한 번에 10억 회선 정도가 가능하며 20억인이 동시에 통화를 할 수 있다는 계산이 나온다. 현재의 기술 수준으로는 이만큼 많은 정보 전송(電送)은 불가능하지만 전파 대신 레이저광선을 사용하는 통신이 실시되는 것은 비교적 가까운 장래의 일이라고 생각된다.
최근에는 광섬유를 이용하지 않는 광통신 방식으로 레이저 통신이 주목받고 있다. 레이저 통신은 현재의 마이크로웨이브를 대체할 수 있는 방식으로 레이저에 음성, 데이터 등의 정보를 실어 전송하는 방법이다. 광섬유를 이용하지 않는다는 점에서 무선 광통신 방식으로 부를 수 있겠으나 전기통신에서 말하는 무선통신은 아니고 적외선 대역을 이용한다. 적외선 대역은 인체에 무해하기 때문이다. 레이저 통신은 광섬유를 사용하는 광통신은 아니지만, 레이저의 강한 지향성으로 인해 광통신이 갖는 장점인 보안성 면에서 기존의 마이크로웨이브 통신방식보다 유리하며 대역간섭이 또한 없다.
나아가 마이크로웨이브 시스템에 비해 설치비용이 절반에 불과할 뿐만 아니라 설치시간도 적고 장비가 가벼워 이동 설치도 용이하다. 무엇보다 적외선은 무선 주파수 관리대상이 아니므로 시스템의 설치시 정부의 행정규제를 받지 않아도 된다. 단거리 구간에서 간편하게 사설통신수단을 확보할 수 있고 많은 분야에서 마이크로웨이브를 대체할 것으로 기대되는 레이저 통신은 또 하나의 광통신 분야로서 곧 우리앞에 나타나게 될 것이다.
무선 레이저 통신
장점 - 비규제성, 경제성, 보안성, 비간섭성, 긴급성
단점 - 강한 지향성과 직진성을 가지고 있으므로 장애물 투과력이 약하다. 전방 시계가 확보되어야 하며 안개가 끼면 감쇠가 일어 난다. 전송속도 및 거리의 한계가 있다. 현재 레이저 다이오드가 저출력이기 때문에 많은 문제가 있으므로 고출력 레이저 다이오드의 개발과 안개등의 영향을 덜 받는 긴 파장의 레이저 소스를 개발하는 것이 과제이다.
무선 레이저 통신의 첫번째 예 : 광 중계기
무선 레이저 통신의 두번째 예 : IMT-2000
차세대 이동통신 IMT-2000은 언제 어디서나 음성 및 동영상 등의 정보를 주고 받을 수 있는 개인형 종합 정보 시스템으로써, 우리 나라는 2002년에 서비스 개시 예정이다.

키워드

레이저,   LASER,   발생원리,   고체레이저,   기체레이저,   종류