Home / Materi Fisika / Apa itu Laser Helium-Neon ?

Apa itu Laser Helium-Neon ?

kelas-fisika.com – Apa itu Laser Helium-Neon ?

Definisi laser Helium-Neon

Laser Helium-Neon adalah sejenis laser gas dimana campuran gas helium dan neon digunakan sebagai medium gain. Laser Helium-Neon juga dikenal sebagai laser He-Ne.

Apa itu laser gas?

Laser gas adalah sejenis laser dimana campuran gas digunakan sebagai medium aktif atau media laser. Laser gas adalah laser yang paling banyak digunakan.

Laser gas berkisar dari laser helium-neon daya rendah hingga laser karbon dioksida yang sangat tinggi. Laser helium-neon paling sering digunakan di laboratorium perguruan tinggi sedangkan laser karbon dioksida digunakan dalam aplikasi industri.

Keuntungan utama dari laser gas (misalnya: laser He-Ne) dibandingkan laser solid state adalah bahwa mereka kurang rentan mengalami kerusakan akibat kepanasan sehingga bisa terus berjalan.

Apa itu laser helium-neon?

Pada suhu kamar, laser ruby ​​hanya akan memancarkan semburan sinar laser pendek, setiap pulsa laser terjadi setelah kilatan cahaya pemompaan. Akan lebih baik memiliki laser yang memancarkan cahaya terus menerus. Laser semacam itu disebut laser gelombang kontinyu (Continous Wae).

Laser helium-neon adalah laser gelombang kontinyu (CW) pertama yang pernah dibuat. Dibuat pada tahun 1961 oleh Ali Javan, Bennett, dan Herriott di Bell Telephone Laboratories.

Laser Helium-neon adalah laser gas yang paling banyak digunakan. Laser ini memiliki banyak kegunaan industri dan ilmiah dan sering digunakan dalam demonstrasi laboratorium optik.

Pada laser He-Ne, metode pemompaan optik tidak digunakan sebagai pengganti metode pemompaan listrik. Eksitasi elektron dalam medium aktif gas He-Ne dicapai dengan melewatkan arus listrik melalui gas.

Laser helium-neon beroperasi pada panjang gelombang 632,8 nanometer (nm), pada bagian merah spektrum yang terlihat.

Konstruksi Laser Helium-neon

Laser helium-neon terdiri dari tiga komponen penting:

  • Sumber pompa (power supply tegangan tinggi)
  • Gain medium (tabung gelas laser atau tabung gelas debit)
  • Resonating rongga

Sumber daya suplai tegangan tinggi atau sumber pompa

Untuk menghasilkan sinar laser, sangat penting untuk mencapai inversi populasi . Inversi populasi adalah proses mencapai lebih banyak elektron dalam keadaan energi lebih tinggi dibandingkan dengan keadaan energi yang lebih rendah.

Secara umum, keadaan energi yang lebih rendah memiliki lebih banyak elektron daripada keadaan energi yang lebih tinggi. Namun, setelah mencapai inversi populasi, lebih banyak elektron akan tetap berada dalam keadaan energi lebih tinggi daripada keadaan energi yang lebih rendah.

Untuk mencapai inversi populasi, kita perlu memasok energi ke medium gain atau medium aktif. Berbagai jenis sumber energi digunakan untuk memasok energi ke media gain.

Pada laser ruby dan laser Nd: YAG , sumber energi ringan seperti flashtubes atau dioda laser digunakan sebagai sumber pompa. Namun, pada laser helium-neon, energi cahaya tidak digunakan sebagai sumber pompa. Pada laser helium-neon, power supply DC tegangan tinggi digunakan sebagai sumber pompa. DC tegangan tinggi memasok arus listrik melalui campuran gas helium dan neon.


Gain medium (tabung gelas debit atau amplop kaca)

Media gain laser helium-neon terdiri dari campuran gas helium dan neon yang terkandung dalam tabung kaca dengan tekanan rendah. Tekanan parsial helium adalah 1 mbar sedangkan neon adalah 0,1 mbar.

Campuran gas sebagian besar terdiri dari gas helium. Oleh karena itu, untuk mencapai inversi populasi, kita perlu merangsang terutama elektron energi rendah dari atom helium.

Dalam laser He-Ne, atom neon adalah pusat aktif dan memiliki tingkat energi yang sesuai untuk transisi laser sementara atom helium membantu atom neon yang menarik.

Elektroda (anoda dan katoda) disediakan dalam tabung kaca untuk mengirim arus listrik melalui campuran gas. Elektroda ini dihubungkan ke catu daya DC.

Resonating rongga (cavity)

Tabung kaca (berisi campuran gas helium dan neon) ditempatkan di antara dua cermin paralel. Dua cermin ini dilapisi perak atau dilapisi optik.

Setiap cermin berwarna perak berbeda. Cermin samping kiri sebagian perak dan dikenal sebagai coupler output sedangkan cermin sisi kanan sepenuhnya berwarna perak dan dikenal sebagai reflektor tinggi atau cermin yang mencerminkan sepenuhnya.

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

Prinsip Kerja laser helium-neon

Untuk mencapai inversi populasi, kita perlu menyediakan energi ke media gain. Pada laser helium-neon, kita menggunakan DC tegangan tinggi sebagai sumber pompa. DC tegangan tinggi menghasilkan elektron energik yang melakukan perjalanan melalui campuran gas.

Campuran gas pada laser helium-neon sebagian besar terdiri dari atom helium. Oleh karena itu, atom helium mengamati sebagian besar energi yang dipasok oleh DC tegangan tinggi.

Bila daya dinyalakan, tegangan tinggi sekitar 10 kV diterapkan pada campuran gas. Kekuatan ini cukup untuk menggairahkan elektron dalam campuran gas. Elektron yang dihasilkan dalam proses pelepasan dipercepat antara elektroda (katoda dan anoda) melalui campuran gas.

Dalam proses mengalir melalui gas, elektron energetik memindahkan sebagian energinya ke atom helium di gas. Akibatnya, elektron keadaan rendah atom helium mendapatkan energi yang cukup dan melompat ke keadaan tereksitasi atau keadaan metastabil. Mari kita asumsikan bahwa keadaan metastabil ini adalah F3 dan F5 .


Elektron atom metastabil dari atom helium tidak dapat kembali ke ground state oleh emisi spontan. Namun, mereka dapat kembali ke ground state dengan mentransfer energinya ke elektron keadaan energi rendah dari atom neon.

Tingkat energi beberapa keadaan tereksitasi dari atom neon identik dengan tingkat energi dari keadaan metastabil atom helium. Mari kita asumsikan bahwa keadaan energi identik ini adalah F3 = E3 dan F5 = E5 . E3 dan E5 merupakan keadaan tereksitasi atau keadaan metastabil atom neon.


Berbeda dengan padatan, gas bisa bergerak atau mengalir di antara elektroda. Oleh karena itu, ketika elektron tereksitasi dari atom helium bertabrakan dengan elektron keadaan rendah elektron dari atom neon, mereka memindahkan energinya ke atom neon. Akibatnya, elektron keadaan energi yang lebih rendah dari atom neon mendapatkan energi yang cukup dari atom helium dan melompat ke keadaan energi atau keadaan metastabil yang lebih tinggi (E3 dan E5 ) sedangkan elektron tereksitasi dari atom helium akan jatuh ke tanah. negara. Dengan demikian, atom helium membantu atom neon dalam mencapai inversi populasi.


Demikian juga, jutaan elektron keadaan negara dari atom neon sangat tertarik pada keadaan metastabil. Negara metastabil memiliki masa pakai lebih lama. Oleh karena itu, sejumlah besar elektron akan tetap berada di negara metastabil dan karenanya inversi populasi tercapai.

Setelah beberapa periode, atom metastabil elektron (E3 dan E5 ) dari atom neon akan secara spontan jatuh ke keadaan energi rendah berikutnya (E2 dan E4 ) dengan melepaskan foton atau lampu merah. Ini disebut emisi spontan.

Elektron yang selamat dari neon terus berlanjut ke keadaan dasar melalui transisi radiasi dan nonradiatif. Hal ini penting untuk operasi gelombang terus menerus (CW).


Cahaya atau foton yang dipancarkan dari atom neon akan bergerak bolak-balik di antara dua cermin sampai menstimulasi elektron tereksitasi lainnya dari atom neon dan menyebabkannya memancarkan cahaya. Dengan demikian, gain optik tercapai. Proses emisi foton ini disebut emisi radiasi yang dirangsang.

Cahaya atau foton yang dipancarkan akibat emisi terstimulasi akan terhindar dari cermin reflektor atau coupler output yang menghasilkan sinar laser.

Kelebihan laser helium-neon

  • Laser Helium-neon memancarkan cahaya laser di bagian spektrum yang terlihat.
  • Stabilitas tinggi
  • Biaya rendah
  • Beroperasi tanpa kerusakan pada suhu yang lebih tinggi

Kekurangan laser helium-neon

  • Efisiensi rendah
  • Keuntungan rendah
  • Laser Helium-neon terbatas pada tugas berdaya rendah

Aplikasi laser helium-neon

  • Laser Helium-neon digunakan di industri.
  • Laser Helium-neon  digunakan dalam instrumen ilmiah.
  • Laser Helium-neon digunakan di laboratorium perguruan tinggi.

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