YAG 레이저

YAG 결정을 레이저 매질로 사용하고 산업적으로 가장 활발하게 이용되고 있는 고출력 고체 레이저의 대표. 만지면 "손이 녹는다는" 말이 있을 정도로 강력하다. 사실 손이 녹을 정도는 아니고 손에 레이저 광선이 맞을 경우 좁은 영역에 화상만 입는 정도다. 물론 눈에 맞을경우 실명된다. 1064nm, 532nm 파장 자체가 눈의 망막에 손상을 입히는데 망막은 한번 손상을 입으면 치료해서 되돌릴수도 없다. 따라서 대학원 실험실에서도 엄연히 사용시 주의를 매우 요구하는 실험장비.

YAG 결정(Yttrium Aluminum Garnet)은 이트륨과 알루미늄을 구성성분으로 하고 결정구조가 보석인 가넷과 비슷한 구조를 이루는 적으로 만든 단결정(Y₃Al₅O₁₂)이다. 가넷은 석류석 광물로 한가지 성분이나 구조의 광물을 말하는게 아니고 비슷한 결정구조를 공유하는 규소, 알미늄, 철, 바나듐, 게르마늄 등 다양한 원소성분을 가진 화합물의 그룹으로 아름다운 색의 결정은 보석으로 사용된다. YAG 결정도 인공 합성 보석으로 쓰이기도 한다.

이 YAG 결정에 네오디뮴(Nd)이나 어븀(Er), 이터븀(Yb) 등 다양한 희유원소를 첨가하여 강력한 고체 레이저를 만들 수 있다. YAG레이저는 두꺼운 철판을 자르거나 용접할 정도로 효율이 좋고 강력한 출력을 얻을 수 있기 때문에 고체 레이저로서 용접기 나 레이저 가공 등 산업용 레이저, 레이저 쇼 등의 공연, 레이저 치료, 레이저 무기 등 다방면에 이용되고 있다.

특히 산업적으로나 상용으로 광범위하게 이용되는 것은 네오디뮴 Nd:YAG 레이저로, 4준위 레이저로 고출력이 가능. 기본 발광 파장은 1064nm 의 적외선 영역이지만 주파수 2체배(Frequency Doubling)로 가시광선 대역으로 끌어올리면 532nm 파장의 그린 레이저가 나온다. 레이져 쇼 등에서 가장 흔하게 볼 수 있는 아름다운 녹색 색깔. 3배 체배, 4배 체배시에는 각각 355nm, 266nm 자외선 레이저가 된다.

무기용 레이저로는 이터븀을 이용한 Yb:YAG 레이저는 미군이 군함이나 비행기에 실어서 미사일이나 드론등을 격추시키는 실용화를 추진중이다.

현재 의학용으로도 쓰이기도 한다. 한 예로, 안과에서 백내장 수술을 한 환자의 인공수정체가 시간이 지남에 따라 뿌여지는 현상인 posterior capsule opacification (PCO) 제거에도 Nd:YAG가 쓰이기도 하며 그외 iridotomy, selective laser trabeculoplasty (SLT) 에도 쓰이기도 한다.

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