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laser는 약자다. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (방사의 유도방출에 의한 광의 증폭) 란 뜻이야.
약자인데 왜 소문자로 쓰냐면 많이 쓰다보니 명사처럼 되버렸다.
1. 레이저광은 일단
단색광(monochromatic) : 색이 하나다. -> 스펙트럼폭이 조낸 좁다.
평행광 : 옆뒤는 없다. 앞으로만 간다. (무조건 앞만 가진 않는다. 직진성이 다른것에 비해 딱 좋타! )
정현파: 광은 파동으로 볼 수 있는데 물결이 흐트러짐 없이 쭉 잘간다. 마치 노래 잘하는 가수가 vibration가 존나 일정하고 길게 쭉 가듯이)
결맞음(coherent): 간섭성이 좋다. 슈발 이건 설명하려면 길어진다. 그냥 그렇게 알아둬.
집광성 : 이론적으로 파장 정도의 지름까지 집속 가능하다.
이따구의 특성이 있다.
2. 광원(Light Source)
광원을 알려면 이걸 알아야해.
빛은 absorption (흡수) 일단 일어나야 떨리듯이 emission(방출)한다.
어떤 매개체(ex. 반도체) 흡수하게 된 후.....
가만히 냅두면 자발적 방출하게 되고,
자발적 방출하기 전에 자동차 탄 색희가 부릉부릉 지나가면 타고 간다. 그게 stimulated emission(유도 방출)이야.
이건 에너지 레벨로 설명한거야. 두가지 그림이 같은 설명이다.
이것은 2레벨 설명이고, 원래는 4~6 레벨로도 간다. 그건 어려우니 패스~
실제로 레이저를 구성하려면 laser cavity(레이저 공진기)가 필요해.
이게 그거야.
왼쪽은 전반사를 시키고 오른쪽은 일부반사만 해.
레이저 광은 와리가리 하면서 점차 증폭하게 되고 output으로 나오게 되지.
공진기 길에 의해 특정 파장의 배수만 튀어나와. 나머지는 상쇄간섭에 의해 뒤져버리지.
상쇄간섭은 앞으로 가는 cos파와 뒤로가는 cos파가 만나면 으악! 하고 사라지는거야.
레이저는 처음부터 무조건 튀어나오진 않고, 일정한 전류(외부에서 가해주는 pumping)이 충분히 올라갔을 때부터 나와.
레이저의 파장은 어떻게 정하냐면 정말 여러가지 방식이 많은데
일단은 매개체 (Ampifting Medium)에 따라 달라져. 한마디로 증폭 물질 뭐냐에 따라 어떤 파장이 나온다고 할 수 있다.
2. 광섬유
광통신이나 다른 레이저를 만들 때 광섬유를 사용해. 이것은 서울에서 만든 신호를 부산으로 보낼 때 쓰이는 전선과 같은거지.
이게 fiber야.
core부분에 광이 지나가고, cladding에 의해 전반사 조건이 맞춰주는거지.
광통신에서는
이 파장대를 사용해. 거의 C band와 L band지. 그냥 그런가보다해.
3. 광통신에서 고려해야할 사항
광통신하는 사람은 잘 알수 있지만 모르는 인간은 꽤나 중요한 얘기가 될거야. 이제부터 실질적으로 사회에 접목되는 거거등.
앞서 말한 광원에서는 CW를 말했어. CW(continuous wave)인데 이것은 1과 0을 나타낼 수 없어.
그렇다면 필요한건 뭐?
Modulation이라는 거야. 일종의 펄스를 만드는거지.
펄스가 나오면 1, 안나오면 0으로 신호를 보내는거지. 존나 빠르게 .
그 신호를 받는 색희는 큰 문제 2개가 생겨.
하나는 감쇄(Attenuation) 이고, 나머지 하나는 분산(dispersion)이야.
감쇄는 말 그대로야. 존나 멀리 있으면 신호세기가 작아져서 이건 뭐 1인지 0인지 분간이 안가는 경우고,
분산은 펄스가 존나게 넓어져서 펄스와 펄스가 겹쳐지는 경우를 말해.
한마디로 받는 색희는 1인지 0인지 모르겠다! 정말 모르겠다! 이상태가 되버린거지.
그래서 광학하는 색희들이 예를들어 서울과 부산 사이에 중간중간에 증폭기를 만들어놨어.
신호가 떨어질 때즈음~해서 증폭기로 올려주고 하는거지.
그리고 dispersion compensation fiber라는게 있어.
이것 또한 중간중간 분산을 보상해주는 역할을 하지.
다시 증폭기로 돌아가서 Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA)라는 증폭기를 사용해.
Erbium은 원자인데 광통신 영역을 증폭해주지. 그리고 희토류 원소야.
희토류원소는 전세계 중에 중국에서 존나게 나와.