Cara kerja laser
Kecuali untuk laser elektron gratis, prinsip kerja dasar berbagai laser adalah sama. Kondisi yang sangat diperlukan untuk menghasilkan sinar laser adalah bahwa inversi dan perolehan populasi lebih besar daripada kerugian, sehingga komponen yang sangat diperlukan dari perangkat adalah sumber eksitasi (atau pemompaan) dan media kerja dengan tingkat energi metastabil. Eksitasi adalah eksitasi media kerja untuk menggairahkan keadaan tereksitasi, menciptakan kondisi untuk mencapai dan mempertahankan inversi populasi. Metode insentif termasuk eksitasi optik, eksitasi listrik, eksitasi kimia dan eksitasi energi nuklir.
Tingkat energi metastable dari media kerja adalah sedemikian rupa sehingga radiasi terstimulasi mendominasi, sehingga mencapai amplifikasi optik. Komponen umum dari laser adalah rongga resonan, tetapi rongga resonan (lihat rongga optik) bukan komponen yang sangat diperlukan. Rongga resonansi memungkinkan foton dalam rongga memiliki frekuensi, fase, dan arah perjalanan yang konsisten, sehingga memungkinkan laser memiliki arah dan koherensi yang baik. Selain itu, dapat memperpendek panjang bahan yang bekerja dengan baik, dan juga dapat menyesuaikan mode laser yang dihasilkan dengan mengubah panjang rongga (yaitu, pemilihan mode), sehingga laser umumnya memiliki rongga resonansi.
Laser umumnya terdiri dari tiga bagian
1. Zat yang bekerja: Inti dari laser, hanya bahan yang dapat mencapai transisi tingkat energi yang dapat digunakan sebagai zat yang bekerja dari laser.
2, energi insentif: perannya adalah untuk memberikan energi pada zat yang bekerja, atom bersemangat dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi dari energi eksternal. Biasanya ada energi cahaya, energi panas, energi listrik, energi kimia dan sebagainya.
3. Rongga resonansi optik: Tindakan pertama adalah membuat radiasi stimulasi dari zat yang bekerja terus menerus; yang kedua adalah terus mempercepat foton; yang ketiga adalah membatasi arah keluaran laser. Rongga optik yang paling sederhana terdiri dari dua cermin sejajar yang ditempatkan di ujung laser HeNe. Ketika beberapa atom deuterium bertransisi antara dua tingkat energi yang mencapai inversi partikel, dan memancarkan foton yang sejajar dengan arah laser, foton ini akan memantulkan bolak-balik antara dua cermin, sehingga secara konstan menyebabkan radiasi terstimulasi. Laser yang sangat kuat diproduksi dengan sangat cepat.
Cahaya murni dan spektrum stabil dari laser dapat diterapkan dalam banyak aspek.
Ruby Laser: Laser asli adalah ruby yang sangat bersemangat oleh bola lampu terang. Laser yang dihasilkan adalah "laser berdenyut" daripada sinar yang stabil terus menerus. Kualitas cahaya yang dihasilkan oleh laser ini pada dasarnya berbeda dari laser yang diproduksi oleh dioda laser yang kita gunakan saat ini. Emisi cahaya yang intens ini, yang hanya berlangsung beberapa nanodetik, sangat ideal untuk menangkap objek yang mudah dipindahkan, seperti potret potret holografik. Potret laser pertama lahir pada tahun 1967. Laser Ruby membutuhkan batu delima yang mahal dan hanya dapat menghasilkan semburan cahaya pendek.
Laser Helium: Pada tahun 1960 ilmuwan Ali Javan, William R. Brennet Jr dan Donald Herriot merancang laser HeNe. Ini adalah laser gas pertama yang biasa digunakan pada fotografer holografik. Dua keuntungan: 1. Menghasilkan output laser terus menerus; 2. Tidak perlu bola lampu untuk melakukan eksitasi cahaya, tetapi gunakan gas eksitasi listrik.
Laser dioda: Laser dioda adalah salah satu laser yang paling umum digunakan. Fenomena rekombinasi spontan elektron dan lubang di kedua sisi persimpangan PN dioda disebut emisi spontan. Ketika foton yang dihasilkan oleh emisi spontan melewati semikonduktor, begitu mereka melewati pasangan lubang elektron yang dipancarkan, mereka dapat bersemangat untuk bergabung kembali untuk menghasilkan foton baru, yang mendorong pembawa yang bersemangat untuk menggabungkan kembali dan memancarkan foton baru. Fenomena ini disebut radiasi terstimulasi.
Jika arus injeksi cukup besar, distribusi pembawa berlawanan dengan keadaan kesetimbangan termal terbentuk, yaitu, jumlah populasi dibalik. Ketika pembawa dalam lapisan aktif dalam sejumlah besar pembalikan, sejumlah kecil foton yang dihasilkan secara spontan menghasilkan radiasi induktif karena refleksi timbal balik di kedua ujung rongga resonansi, menghasilkan umpan balik selektif dari frekuensi resonansi selektif, atau keuntungan untuk frekuensi tertentu. Ketika gain lebih besar dari kehilangan penyerapan, cahaya yang koheren dengan garis spektral yang baik, laser, dapat dipancarkan dari persimpangan PN. Penemuan dioda laser memungkinkan aplikasi yang cepat dari aplikasi laser, berbagai jenis pemindaian informasi, komunikasi serat optik, laser mulai, radar laser, cakram laser, pointer laser, koleksi supermarket, dll., Dan berbagai aplikasi sedang dikembangkan dan dipopulerkan secara terus menerus. .
