Perangkat laser menggunakan cahaya untuk menyimpan, mentransfer, atau mencetak gambar dan teks; teknologi laser juga digunakan dalam berbagai aplikasi lain, termasuk operasi dan persenjataan. Radiasi laser yang koheren memberinya kekuatan khusus.
Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) mulai hidup sebagai perpanjangan dari maser, atau “Amplifikasi Gelombang Mikro dengan Emisi Radiasi yang Distimulasi.”
Seperti namanya, maser adalah penguat yang pada awalnya digunakan untuk memperkuat sinyal radio yang lemah dari luar angkasa. Gelombang cahaya sangat mirip dengan gelombang radio tetapi dengan panjang gelombang yang jauh lebih pendek.
Laser menghasilkan energi cahaya dengan mengubah keadaan energi material. Tingkat energi atom adalah fungsi dari suhunya. Tingkat energi terendahnya disebut “keadaan dasar”. Penerapan panas, cahaya, atau medan listrik tambahan dapat meningkatkan tingkat energinya. Tanda neon yang sudah dikenal, yaitu tabung kaca yang diisi dengan gas neon, bekerja berdasarkan prinsip ini. Dua elektroda dimasukkan di ujung tabung kaca dan tegangan tinggi diterapkan ke elektroda untuk menaikkan tingkat energi atom gas.
Cahaya neon dihasilkan dari usaha alami gas untuk kembali ke keadaan energi terendah, memancarkan foton energi saat melakukannya. Foton adalah paket energi gelombang elektromagnetik. Energi foton berbanding terbalik dengan panjang gelombang gelombang elektromagnetik yang terkait, sehingga panjang gelombang yang lebih pendek mewakili foton energi yang lebih tinggi. Transisi energi kecil memancarkan foton dengan panjang gelombang panjang seperti cahaya inframerah, sedangkan transisi energi yang lebih besar menghasilkan foton cahaya tampak dengan cahaya biru.
Dalam tanda neon, energi ekstra yang ditambahkan pertama kali disimpan dalam atom gas neon di dalam tabung dengan menaikkannya ke tingkat energi yang lebih tinggi. Saat atom neon kembali ke keadaan energi yang lebih rendah, atom melepaskan energi berlebih sebagai foton.
Dari Lampu Neon Hingga Laser
Salah satu bentuk laser mengandung gas, di mana tingkat energi atom dalam medium dapat ditingkatkan di atas keadaan dasarnya menggunakan tegangan tinggi yang mirip dengan tanda neon. Mayoritas atom dipaksa ke keadaan energi yang ditingkatkan atau situasi yang disebut inversi populasi. Namun, untuk membuat laser, tingkat energi yang tinggi harus metastabil, seperti yang dijelaskan dalam paragraf berikut.
Dalam tanda neon, keadaan energi yang meningkat tidak stabil. Gas kembali secara spontan ke keadaan energi yang lebih rendah dan akhirnya ke keadaan dasar. Keadaan metastabil menyiratkan bahwa atom akan tetap dalam keadaan energi tinggi untuk jangka waktu tertentu, pada urutan seperseribu detik atau lebih, dan dapat didorong untuk berubah ke keadaan dasar dengan penerapan stimulus. . Tidak semua bahan memiliki keadaan metastabil ini dan bahan yang cocok untuk laser. Neon murni digunakan untuk menghasilkan cahaya dalam tanda neon, tetapi campuran helium dan neon dapat digunakan untuk membuat laser karena campuran tersebut memiliki keadaan metastabil.
Sebuah atom yang telah memancarkan foton merangsang atom lain untuk kembali ke keadaan energi yang lebih rendah dari keadaan metastabil. Laser memiliki ujung cermin sehingga foton memantul di antara cermin dan menyebabkan atom lain memancarkan foton. Tak lama kemudian, sejumlah besar foton memantul di antara cermin dan sejumlah besar energi cahaya dihasilkan. Salah satu cermin hanya setengah perak sehingga beberapa foton melewati untuk membentuk seberkas cahaya bukannya dipantulkan.
Teknologi Cahaya laser
Dalam laser, setiap atom yang melepaskan foton dari keadaan metastabil menghasilkan warna atau panjang gelombang cahaya yang persis sama. Juga, gelombang yang terkait dengan foton semuanya “koheren” atau sejalan satu sama lain. Ini menghasilkan berkas cahaya yang sangat murni, memiliki sinar hanya satu warna (yaitu, sinar monokromatik).
Sinar laser bisa sangat intens. Meskipun laser memiliki daya total yang relatif rendah, daya terkonsentrasi di area yang sangat kecil. Penunjuk laser umum memiliki output daya hanya satu atau dua miliwatt, tetapi daya tersebar di area dengan diameter hanya sekitar satu milimeter. Intensitas penunjuk laser lebih besar daripada intensitas gambar yang diproyeksikan dan mudah terlihat. Laser besar dapat menghasilkan daya total lebih dari satu kilowatt dengan intensitas yang dapat memotong logam.
Teknologi Semikonduktor Dan Laser
Sejumlah bahan telah dikembangkan yang memiliki karakteristik yang diperlukan untuk laser. Diantaranya adalah semikonduktor, bahan-bahan tersebut, seperti silikon, yang konduktivitas listriknya antara konduktor dan isolator. Banyak laser dioda semikonduktor menghasilkan panjang gelombang inframerah lebih panjang dari warna merah terdalam yang terlihat oleh mata manusia. Keadaan seni saat ini dalam laser semikonduktor membatasi panjang gelombang terpendek ke merah yang terlihat sekitar 630 nanometer. Umumnya lebih sulit untuk menghasilkan panjang gelombang yang lebih pendek menggunakan laser jenis apa pun.
Laser semikonduktor sangat berguna karena sangat murah dan cukup kecil. Mereka cocok untuk menghubungkan langsung ke serat optik tipis dengan sedikit kehilangan energi cahaya. Dioda laser khusus dibuat yang menghasilkan panjang gelombang dalam inframerah yang menghasilkan kehilangan serat kaca paling rendah. Tanpa laser semikonduktor, komunikasi serat optik jarak jauh tidak akan mungkin terjadi.
Memanfaatkan Teknologi Laser
Sama pentingnya dengan pembangkitan energi cahaya murni adalah pendeteksian foton cahaya. Sejumlah perangkat semikonduktor, dioda, transistor, dan sirkuit terpadu mampu merasakan energi cahaya. Beberapa perangkat ini, terutama dioda yang disebut dioda foto, dapat menangani data berkecepatan sangat tinggi dan merupakan ujung penerima sistem komunikasi serat optik. Bidang menghasilkan dan mendeteksi energi cahaya disebut elektro-optik.
Ketika sinar laser digunakan untuk komunikasi, perlu untuk “memodulasi” atau mengubah cahaya dalam beberapa cara sehingga dapat digunakan sebagai pembawa informasi. Hal yang sama berlaku untuk komunikasi radio. Meskipun ada dua cara dasar untuk memodulasi pembawa radio — amplitudo atau sudut — pada tahun 2001 tidak ada metode praktis untuk memodulasi sudut laser, atau jika modulasi sudut dapat dilakukan, tidak ada teknik praktis untuk mendapatkan keuntungan yang dihasilkan oleh modulasi sudut. . Ini adalah area penelitian intensif karena banyak keuntungan yang dapat diperoleh dari modulasi sudut.
Modulasi amplitudo dapat dicapai dengan mengubah daya listrik yang dikirimkan ke laser atau dengan menggunakan modulator cahaya khusus. Kerugian dari modulasi daya listrik yang diterapkan pada dioda laser adalah menyebabkan perubahan panjang gelombang cahaya. Modulator cahaya eksternal tidak menyebabkan perubahan ini. Modulator ini terbuat dari bahan non-linier dan digunakan untuk pulsa cahaya yang sangat pendek kurang dari satu nanodetik.
Ketika sinar laser digunakan untuk menghasilkan tampilan atau untuk memindai objek seperti di pembaca kode batang kasir, sinar laser dibelokkan menggunakan cermin. Cermin sangat kecil sehingga dapat dibelokkan tanpa menggunakan gaya yang besar. Motor listrik khusus yang berputar hanya beberapa derajat digunakan. Sinar laser yang dibelokkan digunakan untuk menghasilkan gambar dan dapat menghasilkan pertunjukan cahaya yang spektakuler. Tampilan paling menarik yang dihasilkan oleh sinar laser adalah hologram, gambar tiga dimensi yang sebenarnya.
Sinar laser digunakan untuk membaca cakram optik serta untuk memindai kode batang, mengukur jarak, dan mendeteksi objek. “Printer laser” mengubah muatan pada drum fotokonduktif di mana partikel tinta bermuatan, yang disebut “toner”, diterapkan.
Laser berdaya tinggi dapat digunakan untuk memotong (Laser Cutting), membakar, pembedahan, dan bahkan sebagai senjata perang. Laser digunakan dalam desain aplikasi apa pun yang membutuhkan sumber cahaya yang intens, monokromatik, dan koheren.
Taknologi Laser juga digunakan dalam bidang desain konstruksi arsitektur. Jika diperlukan, anda dapat menghubungi penyedia jasa laser cutting – Mitralaserindo
