Konten
- Apa itu laser?
- Apa itu emisi terstimulasi?
- Apa itu maser?
- Apa perbedaan antara laser dan maser?
- Apa itu media penguat?
- Bagaimana cara kerja laser?
- Apa dua mode operasi laser?
- Apa aplikasi laser?
Apa itu laser?
LASER adalah singkatan dari "amplifikasi cahaya dengan stimulasi emisi radiasi“, Adalah instrumen di mana cahaya dipancarkan melalui proses amplifikasi optik melalui pancaran pancaran radiasi elektromagnetik yang dirangsang. Laser pertama telah ditemukan dan dirancang oleh Theodore Maiman pada tahun 1960, Desain instrumen ini dipengaruhi oleh karya teoritis Charles Hard Townes dan Arthur Leonard Schawlow dan Cahaya yang dipancarkan oleh laser bersifat koheren yaitu fase- perbedaan juga konstan. Perangkat ini digunakan untuk berbagai macam aplikasi di bidang kedokteran, penelitian, manufaktur, militer, dll.
Apa itu emisi terstimulasi?
Kehadiran elektron yang menempati keadaan energi yang lebih rendah menyerap beberapa energi eksternal yang ada dalam bentuk cahaya (foton) atau panas (fonon) untuk menempati keadaan energi yang lebih tinggi dan transisi e ini dari satu keadaan ke keadaan lain hanya mungkin jika energi foton atau fonon sama dengan perbedaan energi di antara 2 keadaan ini. Oleh karena itu, elektron atau atom ini hanya mampu menyerap frekuensi cahaya tertentu untuk transisi.
Elektron tidak dapat tinggal dalam keadaan tereksitasi yang lebih tinggi selamanya. Mereka cenderung kembali ke keadaan semula. Elektron ini kadang-kadang dipengaruhi secara eksternal untuk jatuh dari keadaan tereksitasi lebih tinggi ke keadaan tereksitasi lebih rendah atau keadaan dasar. Foton yang dipancarkan setelah transisi tinggi-rendah cocok dengan foton yang dipasok dari luar dalam hal arah, fase, dan panjang gelombang. Proses pelepasan foton ini disebut sebagai emisi terstimulasi dan ini membentuk dasar kerja laser.
Untuk emisi terstimulasi, persyaratan pertama adalah untuk mengeksitasi elektron atau atom dengan bantuan media penguatan, karena dalam media normal jumlah atom dalam keadaan energi yang lebih rendah lebih besar daripada di keadaan energi yang lebih tinggi pada tingkat energi yang lebih tinggi. kesetimbangan termal kondisi karenanya, tingkat penyerapan melebihi tingkat emisi terstimulasi dalam media normal.
Apa itu Maser?
MASER atau "Amplifikasi gelombang mikro dengan memancarkan emisi radiasi“, Adalah perangkat di mana emisi elektromagnetik gelombang mikro yang koheren dihasilkan oleh amplifikasi melalui mode emisi terstimulasi. Maser telah ditemukan di Universitas Columbia, pada tahun 1953 oleh ilmuwan James P. Gordon, Charles H. Townes, dan Herbert J. Zeiger. Masers memiliki aplikasinya di perangkat seperti jam atom, dan teleskop radio. Masers juga dapat menghasilkan radiasi elektromagnetik yang termasuk dalam jangkauan radio dan inframerah.
Hidrogen maser
Apa perbedaan antara laser dan maser?
Laser vs Maser
| LASER | MASER |
| Instrumen ini menghasilkan emisi elektromagnetik yang koheren pada rentang frekuensi yang luas (terutama frekuensi tampak, UV, dan IR). | Maser menghasilkan emisi elektromagnetik koheren yang memiliki frekuensi dalam rentang frekuensi gelombang mikro dan radio. |
| Instrumen ini digunakan untuk berbagai macam aplikasi di bidang kedokteran, penelitian, manufaktur, militer, dll. | Instrumen ini terutama digunakan untuk komunikasi gelombang mikro dan di beberapa instrumen astronomi. |
| Instrumen ini biasanya bekerja dengan menarik atom Helium, Neon, Karbon dioksida, dll. | Instrumen ini biasanya bekerja dengan menarik atom Amonia, Hidrogen, dll. |
Apa itu media penguat?
Dalam laser, media penguatan atau media penguatan optik adalah bahan yang memperkuat kekuatan berkas cahaya yang dihasilkan. Media penguatan mengkompensasi kehilangan daya akibat resonator. Media penguatan memperkuat cahaya dengan mengambil energi melalui proses pemompaan listrik (atau pada saat pemompaan optik). Media penguatan dapat dari beberapa jenis seperti Nd: YAG (neodymium-doped yttrium aluminium garnet Laser YAG) media, Yb: YAG (ytterbium-doped YAG) medium, gallium arsenide, gallium nitride, atau indium gallium arsenide semiconductor medium, ceramic gain medium, optical fiber medium, dll.
Bagaimana cara kerja laser?
Umumnya, instrumen ini berisi media penguatan atau penguatan, mekanisme pemompaan, dan sistem untuk memberikan umpan balik optik. Laser bekerja berdasarkan prinsip penyerapan fotolistrik dan emisi terstimulasi. Instrumen ini memiliki media penguatan yang dapat berupa bahan padat, cair, atau gas. Media ini menerima energi eksternal dan mengarahkannya ke atom atau elektron untuk menggairahkannya ke tingkat energi yang lebih tinggi dan bahan ini dapat disesuaikan dalam hal bentuk dan ukuran, konsentrasi dan kemurnian.
Inversi populasi mengacu pada keadaan di mana jumlah partikel yang ada dalam keadaan tereksitasi lebih tinggi telah melebihi jumlah partikel yang ada dalam keadaan tereksitasi lebih rendah. Dalam keadaan ini, laju emisi foton yang dirangsang akan melebihi laju energi yang diserap oleh elektron. Oleh karena itu, berkas cahaya yang dipancarkan dalam bentuk foton diperkuat.
Rongga optik hadir di dalam perangkat. Ini terutama sepasang cermin (juga disebut skrup keluaran) yang ada di setiap sisi media penguatan untuk membuat berkas cahaya memantul bolak-balik melalui media yang diperkuat setiap kali membentur cermin, dan Salah satu dari dua cermin sebagian transparan memungkinkan sebagian cahaya keluar melaluinya dan jika cermin yang ada melengkung maka cahaya yang keluar dalam bentuk berkas sinar sempit dan jika cermin datar maka berkas cahaya tersebut menyebar.
Sumber gambar. Pengguna: Tatoute, Laser, CC BY-SA 3.0
Apa dua mode operasi laser?
Berkas cahaya koheren dapat dihasilkan baik dalam mode berdenyut atau mode kontinu.
Operasi mode pulsa laser:
Dalam mode berdenyut, daya optik mengikuti pola pulsa dan memiliki laju pengulangan berdasarkan durasi waktu tertentu. Mode berdenyut digunakan untuk menghasilkan pulsa daya tinggi dengan menurunkan laju pulsa. Proses ablasi dan pemboran yang membutuhkan keluaran daya tinggi sering kali menggunakan mode pulsa pada daya pulsa puncak. Proses yang memerlukan penerapan efek optik nonlinier menggunakan mode pulsa yang mengandalkan daya atau energi pulsa maksimum. Terkadang amplifikasi dalam mode kontinu tidak dapat dicapai, sehingga mode pulsa digunakan.
Operasi mode berkelanjutan dari laser:
Dalam mode kontinu, daya keluaran tetap konstan dari waktu ke waktu. Dalam mode ini, variasi frekuensi dapat diabaikan dan tidak mempengaruhi aplikasi penguat. Mode ini membutuhkan sumber pompa yang stabil sehingga inversi populasi media penguat dapat dicapai. Memompa laser pada tingkat daya tinggi secara terus-menerus dapat mengakibatkan kerusakan laser karena pemanasan yang berlebihan. Untuk alasan ini, mode kontinu memiliki tingkat keluaran daya yang terbatas. Mode ini digunakan terutama untuk tujuan eksperimental dan medis.
Apa aplikasi laser?
Aplikasi laser
Aplikasi militer laser
Beberapa jenis laser seperti laser karbon dioksida yang beroperasi dan memancarkan cahaya inframerah digunakan untuk beberapa aplikasi militer. Atmosfer bumi relatif lebih transparan terhadap sinar cahaya inframerah. Karena alasan ini, laser semacam itu terbukti efisien untuk pencarian jangkauan militer menggunakan metode seperti LIDAR (deteksi dan jangkauan cahaya). Sinar laser memberikan informasi tentang jarak pengamat dan posisi target.
Aplikasi medis laser
Laser IR, Laser Excimer digunakan di bidang Medis.
Aplikasi industri (pemotongan dan pengelasan) laser
Laser menyediakan balok daya tinggi yang dapat efektif untuk beberapa aplikasi industri seperti proses pengelasan, proses etsa, proses peening dan bor, persiapan clad, dan pemotongan berbasis laser untuk proses pemotongan logam keras atau kaca dll. Saat ini, instrumen ini juga digunakan untuk pembersihan permukaan yang melibatkan pemberantasan kotoran dan kontaminan dari permukaan suatu bahan. CO2 digunakan untuk pengukiran pada bahan dan perangkat ini juga digunakan dalam proses manufaktur selektif SLS atau sintering laser selektif.
Aplikasi penelitian laser
Prosedur SILEX (Pemisahan isotop dengan eksitasi laser) yang digunakan untuk memperkaya uranium juga melibatkan laser IR, beberapa aplikasi penting lainnya seperti pembuatan perangkat mikrofluida juga melibatkan penggunaan instrumen ini karena poli plastik umum (metil metakrilat) adalah penyerap yang baik. gelombang IR.
Untuk mengetahui lebih banyak tentang laser kunjungi di sini
