레이저와 솔리톤

소개글

레이저와 솔리톤에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 레이저 [laser]
1) 레이저광선과 빛의 차이
2) 레이저의 발생원리
3) 레이저의 응용

2. 솔리톤이란 무엇인가?
1) 솔리톤이란?
2) 간략한 역사

본문내용

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.
또한 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 음성화상(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.
2. 솔리톤이란 무엇인가? (레이져의 단일파장과 간섭특성에 관련됨)
1) 솔리톤이란?
먼 거리를 진행하더라도 모양이 변하지 않으며, 서로들 간의 충돌 전후에도 그 성질이 유지되는 입자같은 성질을 갖는다.파광 솔리톤은 광학적 비선형 현상의 결과로 빛의 분산 또는 회절 현상이 빛의 세기에 따라 굴절률이 변하는 비선형 현상에 의하여 상쇄될 때 여기된다.
2) 간략한 역사
영국의 토목기사였던 J. S. Russell이 말을 타고 운하를 따라 가던 중 강의 표면에 생긴 펄스 모양의 물결파가 먼 거리를 진행하면서도 그 모양이 변하지 않으면서 진행하는 고립파(solitary wave)형태를 갖는다는 것을 최초로 발견하였다. 그 이후 Zabusky와 Kruskal이 KdV 방정식(Korte-wege Vries equation)을 계산기를 사용해 해석적으로 푸는 과정에서 초기에 입사 된 사인파가 입자 같은(particle-like) 성질을 가진 국소화된(localized) 파로 바뀜을 발견하고 그 이름을 솔리톤(soliton)이라고 붙였다. 솔리톤이라는 개념은 적분 가능한 비선형 미분방정식의 수학적 해가 보존적(conservative)이고 해밀톤니안으로부터 유도해 낼 수 있다는 공통점을 바탕으로 하여 생겨났다. 그래서 Gardner 등이 KdV 방정식을 푸는 방법으로 사용되는 수학적 방법인 역산란방법(method of inverse scattering)을 연구하였다.
그 이후 Zakharov와 Shabat가 이 역산란 방법을 이용해 비선형 슈뢰딩거방정식(Nonlinear Schrodinger Equation : NLSE)의 해를 해석적으로 찾아내었다. 그러나 대부분의 경우에 있어서는 해석적인 해를 구할 수 없기 때문에 시뮤레이션(computer simulation)을 통해 예측하고 이를 실험으로 검증하는 방법에 의해 주로 연구하고 있다.

키워드

레이저,   솔리톤,   광선,   레이저광선,   양자역학,   고체레이저,   기체레이저,   홀로그래피