LED의 빛을 collimator 에 집어넣고 초점을 맞추는데, 이 초점들이 일직선상에 위치하도록 렌즈와 LED를 정렬하여야 한다.
(알기쉽게 설명하자면 렌즈를 사용하면 LED하나당 하나의 초점이 나올것이다.
이 초점들을 선으로 연결해서 직선이 되도록 하면 된다는 뜻이다.)
Quartz Tube에 직경 2밀리미터 정도의 작은 구멍을 내고 2개의 Window로 끝부분을 막는다.
단, 이때 윈도우와 튜브가 맞닿는 곳을 접착제나 O-ring으로 잘 밀봉하여야 하며 두개의 윈도우면은 완벽한 평행이 되도록 한다.
이 구멍을 통해 0.001~ 0.003g/L 농도의 Rhodamine 6G 용액을 넣는다.
** 참고! Rhodamine 6G는 어느 정도 레이저 발진을 시킨 후 일정 시간이 지나면 수명이 다해 더 이상 펌핑을 시켜도 레이저가 발진하지 않게 된다. 따라서 튜브의 구멍을 통해 Rhodamine 6G의 수명이 다할 때마다 교환해주어야 한다. 원래는 Circulator 라는 장치를 통해 순환시켜야 하나 여러분들에게 이 장치가 없기 때문에 이 방법을 권한다. **
농도는 실험을 반복하여 적당한 농도로 맞추어야 하는데 우선 0.001g/L 로 맞추어서 실험을 해보길 권한다.
주사기를 사용하면 편한데, 용액을 채워넣을 때 튜브속에 기포가 들어가서는 안된다.
공기가 하나도 없도록 잘 주입해야 한다.
평행이 되도록 하는 방법은 여러가지가 있다. 아이디어를 내보세요.
광초점이 그리는 일직선상에 Rhodamine 6G 용액이 들어 있는 튜브를 위치시킨다.
이제 LED에 전원을 넣으면 튜브내의 레이저 색소가 LED의 녹색빛을 받아서 580nm부근의 노란빛을 사방으로 방출할 것이다.
농도가 조건에 아주 적절하게 잘 맞거나 LED의 빛 초점이 이상적으로 형성되어 튜브내의 용액에 완벽히 흡수되면 레이저 미러(Cavity) 없이도 레이저 발진이 될 수 있다.
만약 미러가 설치되지 않았는데도 발진이 된다면 튜브의 양쪽에서 모두 발진할 것이다.
여기까지 성공했으면 레이저 미러(Cavity)를 윈도우 바깥에 설치하는데 반드시 평행해야 한다.
즉, 레이저 미러와 윈도우, 그리고 튜브는 반드시 일직선상에 위치해야 할것이며 튜브의 끝을 구성하는 두개의 윈도우와 레이저 미러들은 모두 평행을 이루어야 한다는 뜻이다.
LED의 전원을 넣으면 두개의 레이저 미러중에서 반사율이 작은 쪽(Half - Reflectance)으로 노란색의 레이저 빔이 나올것이다.
레이저 빔이 나오지 않는다면 농도가 조건에 맞지 않거나 윈도우나 레이저 미러가 서로 평행하지 않기 때문이다.
원래는 공진기 내부의 윈도우가 평평한 원판모양이 아닌, 어떤 특정한 각(브루스터 앵글)을 가진 것(이를 부르스터 윈도우라고 한다) 이어야 하지만 꼭 브루스터 윈도우가 아니어도 레이저 발진은 된다.
Optic table이나 Mirror Mount등과 같은 전문적인 기구가 없다면 많은 생각을 하여 아이디어를 짜내야 할겁니다.
관련 서적도 많이 참고해야 할거구요.
노력한 만큼 성공할 것입니다. 그때의 희열을 느껴볼 수 있길 바랍니다.
그럼 건투를 빕니다.
p.s 과학자로서의 길을 걷고자 하는 중고등학생들이 이 글을 본다면 이 말을 곡 하고 싶습니다. 과학은 도전하는 자에게만 그 길을 열어줍니다. 레이저는 첨단과학의 정점에 서있는 테크닉중 하나입니다. 과학의 길을 걷고자 한다면 이 실험에 도전해 보시길 권합니다. 참고로 저는 레이저 전공이 아닌, 분석화학 전공입니다