Home / Materi Fisika / Laser Ruby

Laser Ruby

kelas-fisika.com – Laser Ruby

Definisi laser Ruby

Laser ruby ​​adalah laser solid-state yang menggunakan kristal rubi sintetis sebagai media lasernya. laser ruby adalah laser sukses pertama yang dikembangkan oleh Maiman pada tahun 1960.

Laser Ruby adalah satu dari sedikit laser solid-state yang menghasilkan cahaya tampak. Ini memancarkan cahaya merah yang dalam dengan panjang gelombang 694,3 nm.

kontruksi laser ruby

Laser ruby ​​terdiri dari tiga elemen penting: media laser, sumber pompa, dan resonator optik.

Medium laser atau medium gain pada laser ruby

Dalam laser ruby, kristal tunggal ruby ​​(Al2O3 : Cr3+ ) berbentuk silinder bertindak sebagai medium laser atau media aktif. Media laser (ruby) di laser ruby ​​terbuat dari pelampung safir (Al2O3 ) yang diolah dengan sejumlah kecil ion kromium (Cr3+ ). Rubi memiliki sifat termal yang baik.


Sumber pompa atau sumber energi di laser ruby

Sumber pompa adalah elemen sistem laser ruby ​​yang memberikan energi ke media laser. Dalam laser ruby, inversi populasi diperlukan untuk mencapai emisi laser. Inversi populasi adalah proses mencapai populasi yang lebih besar dari keadaan energi lebih tinggi daripada keadaan energi yang lebih rendah. Untuk mencapai inversi populasi, kita perlu menyuplai energi ke media laser (ruby).

Dalam laser ruby, kita menggunakan flashtube sebagai sumber energi atau sumber pompa. Flashtube ini memasok energi ke media laser (ruby). Ketika elektron dengan tingkat energi rendah di media laser mendapatkan energi yang cukup dari flashtube, mereka beralih ke keadaan energi yang lebih tinggi atau keadaan tereksitasi.

Resonator optik

Bagian ujung batang rubi silinder datar dan sejajar. Batang ruby ​​silinder ditempatkan di antara dua cermin. Lapisan optik diterapkan pada kedua cermin. Proses penyetoran lapisan tipis logam pada substrat kaca membuat permukaan cermin disebut silvering. Setiap cermin dilapisi atau dipernis secara berbeda.

Di salah satu ujung batang, cermin itu sepenuhnya berwarna perak sedangkan, di ujung lain, cermin sebagian perak.

Cermin sepenuhnya perak akan benar-benar mencerminkan cahaya sedangkan cermin perak parsial akan mencerminkan sebagian besar cahaya tetapi memungkinkan sebagian kecil cahaya melewatinya untuk menghasilkan sinar laser output.

Kerja laser ruby

Laser ruby ​​adalah laser solid-state 3 level. Dalam laser ruby, teknik pemompaan optik digunakan untuk memasok energi ke medium laser. Pemompaan optik adalah teknik di mana cahaya digunakan sebagai sumber energi untuk meningkatkan elektron dari tingkat energi rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi.

Perhatikan media laser ruby ​​yang terdiri dari tiga tingkat energi E1 , E2 , E3 dengan jumlah N elektron.

Kita berasumsi bahwa tingkat energi akan E1 <E2 <E3 . Tingkat energi E1 dikenal sebagai keadaan dasar atau keadaan energi rendah, tingkat energi E2 dikenal sebagai keadaan metastabil, dan tingkat energi E3 dikenal sebagai keadaan pompa.

Mari kita asumsikan bahwa pada awalnya sebagian besar elektron berada dalam keadaan energi rendah (E1 ) dan hanya sejumlah kecil elektron yang berada dalam keadaan tereksitasi (E2 dan E3 )


Ketika energi cahaya dipasok ke media laser (ruby), elektron dalam keadaan energi rendah atau ground state (E1 ) memperoleh energi yang cukup dan melompat ke keadaan pompa (E3 ).

Masa pakai pompa negara E3 sangat kecil ( 10-8 detik) sehingga elektron dalam keadaan pompa tidak tinggal dalam waktu lama. Setelah beberapa saat, mereka jatuh ke dalam keadaan metastabil E2 dengan melepaskan energi tanpa radiasi. Masa pakai metastabil state E2 adalah 10 -3 detik yang jauh lebih besar daripada masa pakai pompa state E3 . Oleh karena itu, elektron mencapai E2 jauh lebih cepat daripada meninggalkan E2 . Hal ini menyebabkan peningkatan jumlah elektron dalam keadaan metastabil E2 dan karenanya inversi populasi tercapai.

Setelah beberapa periode, elektron dalam keadaan metastabil E2 jatuh ke keadaan energi rendah E1 dengan melepaskan energi dalam bentuk foton. Ini disebut emisi spontan radiasi.

Ketika foton yang dipancarkan berinteraksi dengan elektron dalam keadaan metastabil, secara paksa elektron tersebut jatuh ke dalam Keadaan dasar E1 . Akibatnya, dua foton dipancarkan. Ini disebut stimulasi terstimulasi radiasi.

Ketika foton yang dipancarkan ini kembali berinteraksi dengan elektron keadaan metastabil, kemudian 4 foton diproduksi. Karena interaksi terus menerus dengan elektron, jutaan foton diproduksi.

Dalam media aktif (ruby), sebuah proses yang disebut emisi spontan menghasilkan cahaya. Cahaya yang dihasilkan di dalam media laser akan memantul bolak-balik antara dua cermin. Ini menstimulasi elektron lain untuk jatuh ke keadaan dasar dengan melepaskan energi cahaya. Ini disebut emisi terstimulasi. Demikian juga, jutaan elektron dirangsang untuk memancarkan cahaya. Dengan demikian, gain cahaya tercapai.

Lampu yang diperkuat lolos melalui cermin yang memantulkan sebagian untuk menghasilkan sinar laser.

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