Home / Materi Fisika / Metode Untuk Mencapai Inversi Populasi pada LASER

Metode Untuk Mencapai Inversi Populasi pada LASER

Kelas-fisika.com – Metode Untuk Mencapai Inversi Populasi pada LASER

Dalam kondisi normal, lebih banyak elektron berada dalam keadaan energi lebih rendah daripada keadaan energi yang lebih tinggi. Inversi populasi adalah proses untuk mencapai lebih banyak elektron dalam keadaan energi lebih tinggi daripada keadaan energi yang lebih rendah.

Untuk mencapai inversi populasi, kita perlu menyediakan energi ke media laser. Proses penyediaan energi ke media laser disebut pemompaan. Sumber yang memasok energi ke media laser disebut sumber pompa. Jenis sumber pompa yang digunakan tergantung pada media laser. Sumber pompa yang berbeda digunakan untuk media laser yang berbeda untuk mencapai inversi populasi. Beberapa sumber pompa yang paling umum digunakan adalah sebagai berikut:

  • Pemompaan optik
  • Pelepasan atau eksitasi elektrik oleh elektron
  • Tabrakan atom-atom inelastis
  • Pemompaan termal
  • Reaksi kimia

Inversi populasi mudah dicapai bila sistem molekul atau atom memiliki tingkat energi dengan sifat yang menguntungkan. Misalnya, tingkat energi atas memiliki masa pakai yang panjang dan tingkat energi yang lebih rendah memiliki masa pakai yang pendek.

Pemompaan optik

Seperti namanya, dalam metode ini, cahaya digunakan untuk memasok energi ke media laser. Sumber cahaya eksternal seperti lampu kilat xenon digunakan untuk menghasilkan lebih banyak elektron (populasi tinggi) pada tingkat energi laser yang lebih tinggi.

Ketika sumber cahaya menyediakan energi yang cukup untuk elektron keadaan energi rendah di media laser, mereka beralih ke keadaan energi E3 yang lebih tinggi. Elektron dalam keadaan energi lebih tinggi tidak bertahan dalam waktu lama. Setelah waktu yang sangat singkat, mereka kembali ke keadaan energi rendah berikutnya atau keadaan stabil meta E2 dengan melepaskan sedikit energi radiasi.


Kondisi stabil meta E2 memiliki masa pakai lebih besar daripada keadaan energi rendah atau keadaan dasar E1 . Oleh karena itu, lebih banyak elektron terakumulasi dalam keadaan energi E2 daripada keadaan energi rendah E1 . Dengan demikian, inversi populasi tercapai. Pemompaan optik digunakan pada laser solid-state seperti laser ruby.

Pelepasan atau Eksitasi elektrik oleh Elektron

Pelepasan listrik mengacu pada aliran elektron atau arus listrik melalui gas, cair atau padat.

Dalam metode pemompaan ini, pelepasan listrik bertindak sebagai sumber pompa atau sumber energi. Pelepasan listrik tegangan tinggi (aliran elektron, muatan listrik, atau arus listrik) dilewatkan melalui media laser atau gas. Medan listrik yang kuat mempercepat elektron ke kecepatan tinggi dan mereka bertabrakan dengan atom netral di gas. Akibatnya, elektron di negara energi rendah memperoleh energi yang cukup dari elektron luar dan melompat ke keadaan energi yang lebih tinggi. Metode pemompaan ini digunakan pada laser gas seperti laser argon.


Proses mencapai inversi populasi di laser gas hampir mirip dengan laser padat. Satu-satunya perbedaan adalah sumber pompa yang digunakan untuk memasok energi dan jenis material atau media (padat atau gas) yang digunakan sebagai media laser. Pada laser padat, sumber cahaya eksternal seperti lampu kilat xenon digunakan sebagai sumber pompa sedangkan pada laser gas, debit listrik tegangan tinggi digunakan sebagai sumber pompa.

Tabrakan Atom Atom Inelastis

Seperti metode pelepasan listrik, disini juga tegangan listrik bertegangan tinggi bertindak sebagai sumber pompa. Namun, dalam metode ini, kombinasi dua jenis gas, misalkan X dan Y digunakan. Kondisi tereksitasi gas X diwakili sebagai X+ Sedangkan gas Y direpresentasikan sebagai Y+ . Gas X dan Y memiliki keadaan tereksitasi yang sama (X+ dan Y+ ).

Ketika debit listrik tegangan tinggi melewati media laser yang memiliki dua jenis gas X dan Y, elektron keadaan energi yang lebih rendah pada gas X akan bergerak ke keadaan tereksitasi. X+ juga elektron keadaan energi yang lebih rendah pada gas Y bergerak ke keadaan tereksitasi Y+ .

Awalnya, selama pelepasan listrik, elektron dengan tingkat energi rendah dalam gas X atau atom X akan tertarik pada X+ karena benturan kontinu dengan elektron. Elektron tereksitasi pada gas X+ sekarang bertabrakan dengan elektron keadaan energi rendah di gas Y. Sebagai hasilnya, elektron keadaan energi rendah pada gas Y memperoleh energi yang cukup dan melompat ke keadaan tereksitasi Y+ . Metode ini digunakan dalam laser Helium-Neon (He-Ne).

Pemompaan termal

Terkadang kita bisa mencapai inversi populasi dengan memanaskan media laser. Dalam pemompaan termal, panas berperan sebagai sumber pompa atau sumber energi. Dalam metode ini, inversi populasi dicapai dengan mensuplai panas ke media laser.

Ketika energi panas dipasok ke media laser, elektron energi rendah memperoleh energi yang cukup dan melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi.


Proses untuk mencapai inversi populasi dalam pemompaan termal hampir serupa dengan metode pemompaan optik atau pemutus arus listrik, kecuali bahwa dalam metode ini panas digunakan sebagai sumber pompa dan bukan pelepasan cahaya atau listrik.

Reaksi kimia

Jika sebuah atom atau molekul diproduksi melalui reaksi kimia dan tetap berada dalam keadaan tereksitasi pada saat produksi, maka gas tersebut dapat digunakan untuk pemompaan. Molekul hidrogen fluorida diproduksi dalam keadaan tereksitasi saat hidrogen dan gas fluorin digabungkan secara kimia. Jumlah atom atau molekul tereksitasi yang dihasilkan lebih besar daripada jumlah atom atau molekul keadaan normal. Dengan demikian, inversi populasi tercapai.

Sebagai contoh, H2 + F2 → 2HF, dalam reaksi kimia ini, molekul hidrogen ( H2 ) dan fluor ( F2 ) digabungkan secara kimia untuk menghasilkan molekul hidrogen fluorida (2HF) dalam keadaan tereksitasi.

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