Nd:YAG 레이저 (Nd:YAG Laser)
쉽게 풀면
레이저의 색(파장)과 성능은 빛을 증폭시키는 이득 매질이 무엇이냐에 크게 좌우된다. Nd:YAG 레이저는 투명한 YAG 결정 안에 네오디뮴 원자를 소량 섞어 넣은 것을 이득 매질로 쓰는데, 이 조합이 열을 잘 견디면서도 안정적으로 강한 빛을 낼 수 있어 고체 레이저의 대표 주자로 자리 잡았다. 기본적으로 적외선(1064nm)을 내지만 비선형 결정을 통과시켜 파장을 절반, 삼분의 일로 줄이는 방식으로 초록색(532nm)이나 자외선(355nm, 266nm) 빛도 흔히 만들어낸다. 다른 레이저를 펌핑하는 광원, 정밀 가공, 라만 분광의 여기광원 등으로 실험실 전반에서 매우 폭넓게 쓰인다.
왜 중요한가
Nd:YAG 레이저는 높은 출력과 견고한 내구성, 다양한 고조파 파장으로의 변환 용이성을 두루 갖추고 있어, 재료 가공·의료·분광학 등 응용 범위가 매우 넓은 산업·연구용 레이저의 표준으로 자리 잡았습니다. 다른 레이저를 펌핑하는 광원으로도 널리 쓰이기 때문에, 초고속 레이저나 광매개변수 발진기처럼 더 복잡한 레이저 시스템을 다루는 논문에서도 배경 장비로 자주 언급됩니다. 이러한 범용성 때문에 실험 방법을 기술하는 절에서 어떤 레이저를 사용했는지 명시할 때 Nd:YAG 레이저가 자주 등장합니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
적외선 기본파를 초록색으로 바꾼 2배 고조파 빛으로 시료 표면을 가공했다는 뜻이다.
피부과·의공학 분야에서는 Nd:YAG 레이저의 짧고 강한 펄스를 이용해 색소나 문신 입자만 선택적으로 파괴하는 시술에 활용하는 연구가 흔히 보고됩니다.
분광학 연구에서는 Nd:YAG 레이저의 다양한 고조파 파장을 시료에 맞는 여기광원으로 선택해, 물질의 화학적 조성이나 결정 구조를 분석하는 데 활용합니다.
조금 더 깊게 보면
Nd:YAG 레이저를 다룰 때는 연속적으로 빛을 내는 연속발진(CW) 방식과, 짧고 강한 빛을 순간적으로 방출하는 펄스 방식이 구분되며, 특히 Q스위치나 모드락(mode-locking) 기법을 이용하면 매우 짧고 순간 출력이 높은 펄스를 얻을 수 있어 정밀 가공이나 비선형 광학 실험에 유리합니다. 또한 기본 파장(1064nm)을 비선형 결정에 통과시켜 파장을 절반, 삼분의 일, 사분의 일로 줄이는 고조파 발생(harmonic generation) 기법이 다양한 응용 파장을 얻는 표준적인 방법으로 쓰입니다.
주의할 점
기본 파장인 1064nm은 눈에 보이지 않는 적외선이라 눈에 심각한 손상을 줄 수 있음에도 자각하기 어려우므로, 반드시 해당 파장에 맞는 보호안경을 착용해야 한다.