Divergence(빔의 발산)

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우리는 레이저 불빛에 미쳐있다!! LaserpointerHolic

레이저포인터의 광원에서 방사된 레이저 빔이 먼 거리를 도달함에 있어서 얼마나 크게 번지는가에 대한 것.

1 Divergence란?

레이저포인터에서 발산되는 레이저 빔은 손전등과 같이 거리에 따라서 빛이 번지면서(퍼지면서) 진행하게 된다. 단지 그 수치가 미세하기때문에 1~2m내외 근거리와 같은 곳에서는 이를 확인할수가 없으며, 거리가 멀다고 하더라도 거리 대 Divergence사이즈(Divergence값)비율은 사실 엄청나게 작다보니 마치 우리 눈에는 레이저포인터의 불빛이 수 Km밖에서도 작은 점으로 비추는것처럼 보일 뿐이다.

거리가 멀어지면 멀어질수록 발산정도는 매우 커지는데, 약 50m가량 기준으로 보통 15~30cm정도의 둥근 원의 형태로 Divergence가 형성된다.

보통, 시중에 수백~수만 mW라고 허위 과대광고하는 중국산 제품들은 마치 수 Km를 포인팅할수 있다고 주장하지만, 이는 크게 잘못 알려져있는 것이다.
왜 이러한 잘못된 지식이 끈임없이 유포되는가 하면...

제품에 대한 제반지식없이 물건 팔아먹고 나몰라라~~ 하는 불량 업자들이 주 원인이다.

1.1 Divergence에 대한 오해

우리는 보통 레이저포인터의 불빛이 수십 수백미터 혹은 그 이상의 수 킬로미터를 포인팅하더라도작은 점 크기 정도에 해당하는 빛으로 포인팅된다고 알고있다.

하지만 이는 중국산 고출력포인터를 판매하는 업자들과, 레이저포인터에 대한 지식이 없는 업자들이 단지 물건을 팔아먹기 위해 눈속임하는것일 뿐, 실제 레이저포인터의 레이저 불빛은 50m거리에서 보는것과 500m거리에서 보는것, 5000m거리에서 보는것이 모두 다 다른 사이즈의 탄착점을 형성한다. 당연히 거리가 멀면 멀수록 레이저포인터 불빛의 탄착점 사이즈도 점점 더 커지게 된다.

당연하겠지만, 그러한 업자들은 중국애들이 제품 사양에 그렇게 적어두었으니깐 우리는 그것을 그대로 적었을 뿐이라고 주장하지만, 중국산 제품들의 짝퉁, 과대 허위광고, 성능미달 눈속임 등등의 실태를 잘 아는 사람이라면 파란글씨로 적혀진 문장만으로도 왜 레이저포인터 빛이 수 Km밖에서도 마치 작은 점으로 정확히 포인팅되는것처럼 잘못 알려져있는지에 대하여 금방 눈치채고 이해할 것이다.

이러한 지식이 부족한 업자들이 단순히 물건을 팔아먹고 나몰라라~~ 하는 불량 상행위로 인해 마치 아주 먼 거리에서조차 레이저포인터를 가지고 작은 원형의 탄착점으로 포인팅이 가능하다고 지속적으로 잘못 알려지고 있는 것이다.

2 Divergence의 발생 이유

모든 렌즈는 초점거리라는것이 정해져 있고, 한없이 무한대의 초점을 모아줄수있는 렌즈는 지구상에 존재하지 않는다.

레이저포인터도 레이저다이오드에서 발생된 퍼져나가는 레이저 불빛을 렌즈를 이용해 좁게 직진하는 빛으로 모아주는 방식으로 동작하기때문에 결과적으로 한없이 무한대로 빛을 모아줄수 있는 렌즈는 지구상에 존재하지 않기때문에 Divergence라는것이 형성될 수밖에 없다.

이말은, 모든 레이저포인터는 전부 Divergence값을 갖는다 는 의미이며, 단지 먼 거리를 포인팅함에 있어서 Divergence가 얼마나 작은가 큰가 그 값의 차이만 존재할 뿐, Divergence값이 0인 레이저포인터, 즉, 어느 거리에서든 레이저포인터 불빛의 탄착점 사이즈가 일정한 레이저포인터는 존재하지 않는다는 뜻이다.

또한, 레이저포인터를 휴대 가능한 사이즈로 만들기 위해서는 레이저포인터에서 레이저 빛을 발광하는 핵심 부품인 레이저모듈을 소형화 해야하는데, 소형화된 모듈은 모듈 자체 크기가 작아진만큼 렌즈또한 소형 집광렌즈만을 사용할수밖에 없는 제약사항이 뒤따르게 된다.

이는 결국, 소형 휴대용 레이저포인터에는 일반적으로 사이즈가 큰 집광성이 우수한 렌즈를 사용할수 없기 때문에 Divergence값이 커지는 원인으로 작용하게 된다.

4 Divergence의 보정

앞서 내용을 읽어보았다면, Divergence라는것은 아예 없애거나 방지할수있는게 아니라는것을 알게 되었을 것이다. 하지만 Divergence를 기존 값보다 더 작게 어느정도 보정을 해주는것은 가능하다.

Divergence의 보정 방법으로는...

• 싱글모드 다이오드를 사용한다 - 보통 싱글모드 광원일수록 광원에서 빛을 발산하여 퍼져나가는 각도가 멀티모드에비해 더 작은 각도로 퍼지게 된다.

빛이 퍼지는 각도가 작은만큼 똑같이 집광하더라도 장거리에서 Divergence 사이즈는 더 작을수밖에 없다.

• 대구경 집광렌즈를 쓴다 - 렌즈 크기가 큰 집광렌즈들은 일반적으로 빛을 모으는 집광력이 높고, 집광력이 높다는것은 결국 장거리애서도 빛을 최대한 모아준다는 의미가 된다.

가급적이면 내가 쓸수있는 렌즈 중 가장 크고 집광력이 우수한걸 쓰도록 노력할것.

• 애시당초 Divergence특성이 좋은 레이저다이오드를 사용할 것.

제아무리 렌즈가 좋다고해도 원본 소스의 퍼포먼스가 나쁘다면 말짱 꽝이다. 당연히 특성좋은 원본소스를 찾아내는건 엔지니어의 몫.

이처럼, Divergence는 애시당초 없앨수있는게 아니므로 보정을 통해서만 최소화 할 수 있다.