Home / Materi Fisika / Kontsruksi LASER

Kontsruksi LASER

Kelas-fisika.com – Konstruksi laser

Sistem laser atau laser terdiri dari tiga komponen penting: sumber pompa, laser medium dan optical resonator.

Sumber pompa

Sumber pompa atau sumber energi adalah bagian dari sistem laser yang memberikan energi pada media laser. Untuk mendapatkan emisi laser, pertama kita perlu menghasilkan inversi populasi. Inversi populasi adalah proses mencapai jumlah elektron yang lebih besar dalam keadaan energi lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan energi yang lebih rendah.

Sumber energi memasok energi dalam jumlah cukup ke media laser dimana elektron di keadaan energi rendah sangat tertarik pada keadaan energi yang lebih tinggi. Akibatnya, kita mendapatkan inversi populasi di medium aktif atau media laser. Contoh sumber energi meliputi pembuangan listrik, cahaya dari laser lain, reaksi kimia, dan lampu flash. Jenis sumber energi yang digunakan sebagian besar bergantung pada media laser. Laser Excimer menggunakan reaksi kimia sebagai sumber energi, laser helium menggunakan pelepasan listrik sebagai sumber energi dan laser Nd: YAG menggunakan cahaya yang terfokus dari laser dioda sebagai sumber energi.

Media laser adalah media dimana emisi radiasi spontan dan terstimulasi terjadi. Umumnya, populasi keadaan dengan energi lebih rendah lebih besar daripada negara energi yang lebih tinggi. Namun, setelah mencapai inversi populasi, populasi keadaan dengan energi lebih tinggi menjadi lebih besar daripada keadaan energi yang lebih rendah.

Setelah menerima energi yang cukup dari sumber, elektron dalam keadaan energi rendah atau keadaan dasar sangat tertarik pada keadaan energi yang lebih tinggi (dalam medium laser). Elektron dalam keadaan tereksitasi tidak bertahan dalam jangka waktu lama karena masa pakai elektron dalam keadaan tereksitasi sangat kecil. Oleh karena itu, setelah sekian lama, elektron dalam keadaan tereksitasi akan kembali ke keadaan dasar dengan melepaskan energi dalam bentuk cahaya atau foton. Ini disebut emisi spontan. Dalam emisi spontan, masing-masing elektron memancarkan foton tunggal saat jatuh ke keadaan dasar.

Ketika foton yang dipancarkan ini bertabrakan dengan elektron dalam keadaan tereksitasi atau keadaan stabil meta, ia memaksa elektron stabil meta untuk kembali ke keadaan dasar. Akibatnya, elektron kembali melepaskan energi dalam bentuk foton. Ini disebut emisi terstimulasi. Dalam emisi terstimulasi, masing-masing elektron memancarkan dua foton saat jatuh ke keadaan dasar.

Ketika foton yang dipancarkan ini kembali berinteraksi dengan elektron keadaan stabil meta maka lagi dua foton dipancarkan oleh masing-masing elektron. Dengan demikian, jutaan foton dihasilkan dengan hanya menggunakan sejumlah kecil foton.

Jika kita menggunakan energi listrik sebagai sumber energi maka foton tunggal atau sedikit foton (yang diproduksi secara spontan) akan menghasilkan sejumlah besar foton dengan proses emisi yang dirangsang. Dengan demikian, amplifikasi cahaya dicapai pada medium laser. Medium laser juga dikenal sebagai medium aktif atau media gain.

Media laser akan menentukan karakteristik sinar laser yang dipancarkan. Media laser bisa padat, cair, atau gas.

Ruby laser adalah contoh untuk laser solid-state. Dalam hal ini, kristal ruby ​​digunakan sebagai media aktif. Di laser ini, tabung pelepas xenon yang memberikan lampu kilat bertindak sebagai sumber pompa.

Helium – Neon laser adalah contoh untuk laser gas. Dalam hal ini, neon digunakan sebagai media aktif. Pada laser ini, generator frekuensi radio (RF) bertindak sebagai sumber pompa.

Resonator Optik

Media laser dikelilingi oleh dua cermin paralel yang memberikan umpan balik cahaya. Satu cermin sepenuhnya reflektif (reflektif 100%) sedangkan yang lain sebagian reflektif (<100% reflektif). Dua cermin ini secara keseluruhan disebut resonator optik. Optical resonator juga dikenal sebagai rongga optik atau rongga beresonansi.

Dua cermin ini diberi lapisan optik yang menentukan sifat reflektifnya. Lapisan optik adalah lapisan tipis material yang diendapkan pada bahan seperti cermin atau lensa. Setiap cermin dilapisi secara berbeda. Karena itu, setiap cermin akan memantulkan cahaya berbeda. Satu cermin akan benar-benar mencerminkan cahaya sedangkan yang lain sebagian akan memantulkan cahaya.

Cermin yang benar-benar reflektif disebut reflektor tinggi sedangkan cermin reflektif sebagian disebut coupler keluaran. Coupler output akan memungkinkan beberapa cahaya meninggalkan rongga optik untuk menghasilkan sinar keluaran laser.

Ketika energi dipasok ke media laser, elektron keadaan rendah energi di media laser akan bergerak ke keadaan tereksitasi. Setelah sekian lama, elektron dalam keadaan tereksitasi akan kembali ke keadaan ground dengan melepaskan energi dalam bentuk foton atau cahaya. Proses emisi foton ini disebut emisi spontan. Dengan demikian, cahaya diproduksi dalam media aktif oleh sebuah proses yang disebut emisi spontan.

Cahaya yang dihasilkan dalam media laser akan memantul bolak-balik antara dua cermin. Ini merangsang elektron lain untuk melepaskan cahaya saat jatuh ke keadaan dasar. Demikian juga, sejumlah besar elektron dirangsang untuk memancarkan cahaya. Dengan demikian, gain optik tercapai.

Cahaya yang diperkuat ini lolos melalui cermin yang memantulkan sebagian. Proses menstimulasi elektron atom lain untuk menghasilkan cahaya di media laser disebut stimulated emission.

Cahaya di media laser tercermin ratusan kali di antara cermin sebelum melayang melalui cermin yang memantulkan sebagian. Cahaya yang terlepas dari cermin yang memantulkan sebagian dihasilkan oleh proses emisi yang terstimulasi. Makanya, cahaya ini akan menempuh jarak jauh tanpa menyebar di tempat.

Check Also

Transformator Tenaga Listrik | Definisi dan Jenis Transformator

kelas-fisika.com – Transformator Tenaga Listrik | Definisi dan Jenis Transformator Definisi Transformator Transformator atau Trafo …

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

Powered by themekiller.com