레이저에 관한 기초지식

1. 레이저란 무엇인가?

레이저(LASER)란 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation의 머리 글자를 취한 복합어이다.

이말은 원자의 전자에 외부에서 에너지를 가해 여기 상태(excited state)로 만든 후, 그것이 정상 상태로 돌아올 때 방출되는 에너지를 빛으로 꺼낸 것이다. 얻을 수 있는 빛은 보통 단파장으로, 평행하게 위상이 갖추어진 상태이므로 에너지 밀도가 높으며 빔의 전달이나 광속의 크기의 가공 등을 하기 쉽다는 특징을 가진다.

 

2. 레이저의 매질, 명칭, 파장에 대해

위에서 말한 것과 같이 어느 물질의 전자가 여기 상태(excited state)에서 정상 상태로 돌아올 때의 에너지 준위의 차이가 빛 에너지로 방출되므로, 이 발진 매질(medium) 특유의 에너지 준위의 차이에 의해 파장이 정해지게 된다. 따라서 같은 레이저 매질을 이용한 레이저는 반드시 같은 파장의 레이저 빛을 발진하게 된다. 현재 매우 많은 레이저 매질을 이용한 레이저 발진에 성공하고 있는데, 피부과 영역에서 중요한 것은 탄산가스 레이저(10,600nm) / 루비레이저(694nm) / 알렉산드라라이트 레이저(755nm) / ND : YAG 레이저(1,064nm) / 색소 레이저(585/595nm) / 다이오드레이저(806/910nm) 등이다

레이저 기계

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3. 연속파 레이저(continuous wavw laser)와 펄스 레이저(pulsed laser)

전구의 빛과 같이, 전원이 들어와 있는 동안 빛이 계속 나오는 타입의 레이저를 연속파(연속 발진) 레이저라고 한다. 카메라의 스트로브와 같이 1회만 단시간 발광하고 그 후 당분간 쉬는 타입의 레이저를 펄스(펄스 발진) 레이저라고 부른다. 전자의 대표는 탄산가스 레이저이며, 후자의 대표는 루비 레이저이다.

 

4. 펄스 레이저의 조사시간(pulse duration)

Q스위치라는 말에 대하여 설명하자면, 보통 펄스형 레이저는 밀리 세컨드(ms=10의 -3승)로 부터 백 마이크로초(us=10의 -6승) 정도 지속하는 것이 많지만, 어떤 종류의 전기적인 셔터를 이용해, 발진된 및을 공진기 내에 모아두고 그것을 열어 단번에 방출시켜 지속시간을 1만 분의 1정도로 단축한 매우 강한 빛을 발하는 것이 Q 스위치 레이저이다.

단축 시간은 수십나노초(ns=10의 -9승)라고 하는 짧은 시간으로 할 수가 있다. 피부과 영역에서는 Q스위치 루비레이저, Q스위치 알렉산드라이트 레이저, Q스위치 Nd:YAG 레이저의 3종이 실용화되고 있다.

Q스위치 레이저보다 지속시간을 더욱 단축한 '피코 레이저(ps=10의 -12승)'가 발매되어 문신의 치료 성적이 크게 향상되었다.