Home / Materi Fisika / Apa Itu LASER Nd: YAG ?

Apa Itu LASER Nd: YAG ?

kelas-fisika.com – Apa itu LASER Nd: YAG ?

Definisi LASER Nd: YAG

Laser Yttrium Aluminium Garnet (Nd: YAG) Neodymium adalah laser solid state / laser zat padat dimana Nd: YAG digunakan sebagai media laser.

Laser ini memiliki banyak aplikasi yang berbeda di bidang medis dan ilmiah untuk proses operasi Lasik dan spektroskopi laser.

Laser Nd: YAG adalah sistem laser empat tingkat (4 Level), yang berarti bahwa empat tingkat energi terlibat dalam tindakan laser. Laser ini beroperasi dalam mode pulsa dan mode kontinyu.

Laser Nd: YAG menghasilkan sinar laser yang umum di daerah dekat spektrum inframerah pada panjang gelombang 1.064 nanometer (nm). Ini juga memancarkan sinar laser pada beberapa panjang gelombang yang berbeda termasuk 1440 nm, 1320 nm, 1120 nm, dan 940 nm.

Konstruksi laser Nd: YAG

Laser Nd: YAG terdiri dari tiga elemen penting: sumber energi, media aktif, dan resonator optik.

Sumber energi

Sumber energi atau sumber pompa memasok energi ke media aktif untuk mencapai inversi populasi. Di laser Nd: YAG , sumber energi ringan seperti flashtube atau dioda laser digunakan sebagai sumber energi untuk memasok energi ke medium aktif.

Dahulu, flashtubes banyak digunakan sebagai sumber pompa karena biayanya rendah. Namun, saat ini, dioda laser lebih disukai daripada flashtubes karena efisiensinya yang tinggi dan biaya rendah.


Media aktif

Media aktif atau media laser Nd: YAG terdiri dari bahan kristal sintetis (Yttrium Aluminum Garnet (YAG)) yang didoping dengan unsur kimia (neodymium (Nd)). Elektron energi rendah dari ion neodimium sangat diminati pada keadaan energi yang lebih tinggi untuk memberikan aksi penguat pada medium aktif.

Resonator optik

Kristal Nd: YAG ditempatkan di antara dua cermin. Dua cermin ini dilapisi optik atau silvered.

Setiap cermin berwarna perak atau dilapisi secara berbeda. Satu cermin sepenuhnya berwarna perak sedangkan cermin lain sebagian berwarna perak. Cermin, yang sepenuhnya berwarna perak, akan benar-benar mencerminkan cahaya dan dikenal sebagai cermin yang mencerminkan sepenuhnya.

Di sisi lain, cermin yang sebagian perak akan mencerminkan sebagian besar cahaya namun memungkinkan sebagian kecil cahaya melewatinya untuk menghasilkan sinar laser. Cermin ini dikenal sebagai cermin yang mencerminkan sebagian.

Prinsip kerja laser Nd: YAG

Laser Nd: YAG adalah sistem laser empat tingkat, yang berarti bahwa empat tingkat energi terlibat dalam tindakan laser. Sumber energi cahaya seperti flashtubes atau dioda laser digunakan untuk memasok energi ke medium aktif.

Dalam laser Nd: YAG, elektron keadaan energi rendah pada ion neodimium sangat tertarik pada keadaan energi yang lebih tinggi untuk mencapai inversi populasi.

Perhatikan media aktif Nd: YAG yang terdiri dari empat tingkat energi E1 , E2 , E3 , dan E4 dengan jumlah N elektron. Jumlah elektron dalam keadaan energi E1 , E2 , E3 , dan E4 adalah N1 , N2 , N3 , dan N4 .

Mari kita asumsikan bahwa tingkat energi akan E1 < E2 < E3 < E4 . Tingkat energi E1 dikenal sebagai ground state, E2 adalah keadaan energi berikutnya yang lebih tinggi atau keadaan tereksitasi, E3 adalah keadaan metastabil atau keadaan tereksitasi dan E4 adalah keadaan pompa atau keadaan tereksitasi. Mari kita asumsikan bahwa pada awalnya, populasi akan menjadi E1 > E2 > E3 > E4.

Ketika lampu kilat atau dioda laser menyuplai energi cahaya ke media aktif (kristal Nd: YAG), elektron dengan energi rendah (E1 ) elektron ion neodimium memperoleh energi yang cukup dan bergerak ke keadaan pompa atau keadaan energi yang lebih tinggi. E4 .


Masa pakai keadaan pompa atau keadaan energi yang lebih tinggi E4 sangat kecil (230 mikrodetik (μs)) sehingga elektron dalam keadaan energi E4 tidak tinggal dalam waktu lama. Setelah sekian lama, elektron akan jatuh ke keadaan energi rendah berikutnya atau keadaan metastabil E3 dengan melepaskan energi non-radiasi (melepaskan energi tanpa memancarkan foton).

Masa pakai metastabil state E3 tinggi dibandingkan dengan masa pakai pompa state E4 . Oleh karena itu, elektron mencapai E3 jauh lebih cepat daripada meninggalkan E3 . Hal ini menyebabkan peningkatan jumlah elektron dalam metastabil E3 dan karenanya inversi populasi tercapai.

Setelah beberapa periode, elektron dalam keadaan metastabil E3 akan jatuh ke keadaan energi rendah berikutnya E2 dengan melepaskan foton atau cahaya. Emisi foton dengan cara ini disebut emisi spontan.


Masa pakai energi negara E2 sangat kecil seperti keadaan energi E4 . Oleh karena itu, setelah sekian lama, elektron dalam keadaan energi E2 akan kembali ke keadaan ground E1 dengan melepaskan energi tanpa radiasi.

Ketika foton yang dipancarkan karena emisi spontan berinteraksi dengan elektron keadaan metastabil lainnya, ia merangsang elektron tersebut dan membuatnya jatuh ke keadaan energi rendah dengan melepaskan foton. Akibatnya, dua foton dilepaskan. Emisi foton dengan cara ini disebut emisi radiasi terstimulasi.


Ketika kedua foton ini lagi berinteraksi dengan elektron keadaan metastabil, empat foton dilepaskan. Demikian juga, jutaan foton dipancarkan. Dengan demikian, gain optik tercapai.

Emisi spontan adalah proses alami tapi emisi terstimulasi bukanlah proses alami. Untuk mencapai emisi terstimulasi, kita perlu mensuplai foton eksternal atau cahaya ke media aktif.

Media aktif Nd: YAG menghasilkan foton atau cahaya karena emisi spontan. Cahaya atau foton yang dihasilkan di media aktif akan memantul bolak-balik antara dua cermin. Ini merangsang elektron lain jatuh ke keadaan energi rendah dengan melepaskan foton atau cahaya. Demikian pula, jutaan elektron dirangsang untuk memancarkan foton.

Cahaya yang dihasilkan dalam media aktif tercermin berkali-kali di antara cermin sebelum dilepaskan melalui cermin yang memantulkan sebagian.

Kelebihan laser Nd: YAG

  • Konsumsi daya rendah
  • Nd: Laser YAG menawarkan gain tinggi.
  • Nd: laser YAG memiliki sifat termal yang baik.
  • Laser Nd: YAG memiliki sifat mekanik yang baik.
  • Efisiensi laser Nd: YAG sangat tinggi dibandingkan dengan laser ruby.

Aplikasi laser Nd: YAG

Militer

Laser Nd: YAG digunakan pada perancang laser dan pengukur jarak laser. Penanda laser adalah sumber cahaya laser, yang digunakan untuk menargetkan objek untuk menyerang. Sebuah rangefinder laser adalah pengintai, yang menggunakan sinar laser untuk menentukan jarak ke objek.

Medis

Laser Nd: YAG digunakan untuk memperbaiki kekakuan kapsul posterior (suatu kondisi yang mungkin terjadi setelah operasi katarak).

Laser Nd: YAG digunakan untuk menghilangkan kanker kulit.

Manufaktur

Laser Nd: YAG  digunakan untuk etsa atau menandai berbagai plastik dan logam.

Laser Nd: YAG  digunakan untuk memotong dan mengelas baja.

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