광펌핑[optical pumping]

[요약] 광파의 증폭이나 발진을 얻기 위해 원자나 이온에 빛을 조사하여 들뜨게 하는 것을 말한다.

원자나 이온에 빛을 조사하여 에너지가 낮은 상태에서 높은 상태로 들뜨게(勵起)하여 에너지 준위(準位)에 있는 원자수를 열평형상태에 있는 원자수보다 많게 하는 조작이다.

열평형상태에 있으면 원자는 볼츠만 분포를 취하게 되므로 E0과 E1에 있는 원자수의 비는  광펌핑_1이 된다. 단, k는 볼츠만 상수, T는 절대온도이다. 광펌핑을 하면 이 비(比)가 1 : n이 되고, n은 광펌핑_2의 조건을 충족시키게 된다. 즉, 마치 온도 T가 이보다 큰 값 T 가 된듯한 분포가 된다. 다시 펌핑을 계속하면 T 는 무한대를 거쳐서 음(陰)의 값을 취하게 된다. 이것이 음성온도(陰性溫度)의 상태이며 고체레이저의 들뜸은 광펌핑에 의한 음성온도의 실현에 의해 행해지고 있다. 처음의 식에서 상상할 수 있듯이 양성온도는 반드시 n은 1보다 작지만 음성온도 상태에서는 n은 1보다 큰 값이 된다.

광펌핑은 직선편광을 써서 특정한 각운동량을 가지는 상태에 있는 원자를 만드는 데도 이용된다. 빛의 펌프에 의해 E0에 있는 전자를 E1로 끌어 올리는 조작과 비슷하므로 이렇게 부른다.



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