laser diode

8
LASER Kata LASER adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, yang artinya perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang atau cahaya yang diperkuat oleh pancaran radiasi yang terstimulasi. Jadi sinar laser dihasilkan dari sumber pancaran radiasi.. Kata kuncinya adalah “perbesaran” dan “pancaran terangsang” yang akan menjadi jelas kemudian. Ada bermacam media yang dapat digunakan untuk menghasilkan sinar laser, misalnya solid state laser (menggunakan bahan padat sebagai medianya; contoh: batu ruby), dan gas laser (misalnya gas helium, neon, CO2). Laser bisa juga dihasilkan dari Laser Dioda, yaitu kepingan alat elektronik yang bekerja berdasarkan bereaksinya atom-atom ketika dialiri arus listrik. Manfaat Laser : Di bidang kedokteran sinar laser diperlukan untuk mendiagnosa dan menyembuhkan suatu penyakit. Di bidang industri sinar laser bermanfaat untuk pengelasan, pemotongan lempeng baja, serta untuk pengeboran. Sinar laser juga dapat membantu kasir di toko untuk menghitung total harga barang-barang yang dibeli konsumen.

Upload: hendrana-tjahjadi

Post on 18-Jan-2016

34 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

Laser Diode

TRANSCRIPT

Page 1: Laser Diode

LASER

Kata LASER adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, yang artinya perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang atau cahaya yang diperkuat oleh pancaran radiasi yang terstimulasi. Jadi sinar laser dihasilkan dari sumber pancaran radiasi.. Kata kuncinya adalah “perbesaran” dan “pancaran terangsang” yang akan menjadi jelas kemudian. Ada bermacam media yang dapat digunakan untuk menghasilkan sinar laser, misalnya solid state laser (menggunakan bahan padat sebagai medianya; contoh: batu ruby), dan gas laser (misalnya gas helium, neon, CO2). Laser bisa juga dihasilkan dari Laser Dioda, yaitu kepingan alat elektronik yang bekerja berdasarkan bereaksinya atom-atom ketika dialiri arus listrik. Manfaat Laser : Di bidang kedokteran sinar laser diperlukan untuk mendiagnosa dan menyembuhkan suatu penyakit. Di bidang industri sinar laser bermanfaat untuk pengelasan, pemotongan lempeng baja, serta untuk pengeboran. Sinar laser juga dapat membantu kasir di toko untuk menghitung total harga barang-barang yang dibeli konsumen.

Teknologi sinar laser juga sering digunakan untuk pencahayaan (lighting) pada panggung pertunjukan sehingga panggung menjadi kelihatan lebih keren. Sinar laser juga berguna untuk membaca kepingan CD-DVD yang sedang kamu tonton. Sinar laser juga digunakan sebagai laser pointer, yaitu alat sorot saat seseorang

Page 2: Laser Diode

sedang melakukan presentasi. Dan masih banyak lagi kegunaan dari sinar laser ini seperti untuk bidang astronomi, fotografi, dan sebagainya.Kelemahan laser : Biasanya benda yang dilengkapi laser daya rendah misalnya mainan anak-anak, pointer laser berbentuk pulpen untuk presentasi, dan juga sinar laser yang digunakan untuk lighting panggung pertunjukkan itu semua kalau langsung kena mata sangat berbahaya karena bisa merusak retina. Karena itu, jangan sekali-sekali memancarkan arah laser ke mata meskipun daya laser itu sangat rendah.  Dan untuk laser berdaya besar ukuran gigawatt, waah.. jangan ditanya lagi, bisa mematikan. Jadi, kalian harus berhati-hati ya, jika sedang menggunakan laser.

sifat : 1. koheren

Page 3: Laser Diode

Adalah gelombang-gelombang yang berasal dari satu sumber cahaya yang sama. Panjang koherensi dapat mengukur tingkat kmonokromatisan suatu sumber cahaya. Koherensi keluaran laser bersifat spasial maupun temporal, semua foton memiliki fase yang sama. Mereka saling mendukung satu sama lain, yang secara gelombang dikatakan berinterferensi konstruktif, sehingga intensitasnya berbanding langsung kepada N2, dengan N adalah cacah foton. Jelaslah intensitasnya ini jauh lebih besar dibandingkan dengan intensitas radiasi tak - koheren yang hanya sebanding dengan N saja.

2. Monokromatik

Adalah gelombang yang memiliki rentang frekuensi yang sempit atau dengan kata lain memiliki kesamaan frekuensi. (satu panjang gelombang yang spesifik)

3. kecerahan tinggi

Laser mencakup optika dan elektronika. Para ilmuwan biasa menggolongkannya dalam bidang elektronika kuantum. Sebetulnya laser merupakan perkembangan dari MASER, huruf M disini singkatan dari Microwave, artinya gelombang mikro. Cara kerja maser dan laser adalah sama, hanya saja mereka bekerja pada panjang gelombang yang berbeda. Laser bekerja pada spektrum infra merah sampai ultra ungu, sedangkan maser memancarkan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang jauh lebih panjang, sekitar 5 cm, lebih pendek sedikit dibandingkan dengan sinyal TV - UHF. Laser yang memancarkan sinar tampak disebut laser - optik.

Page 4: Laser Diode

Prinsip kerja laser Terjadinya laser sudah diramalkan jauh hari sebelum dikembangkannya mekanika kuantum. Pada tahun 1917, Albert Einstein mempostulatkan pancaran imbas pada peristiwa radiasi agar dapat menjelaskan kesetimbangan termal suatu gas yang sedang menyerap dan memancarkan radiasi. Menurut dia ada 3 proses yang terlibat dalam kesetimbangan itu, yaitu : serapan, pancaran spontan (disebut fluorensi) dan pancaran terangsang. Proses yang terakhir biasanya diabaikan terhadap yang lain karena pada keadaan normal serapan dan pancaran spontan sangat dominan. Sebuah atom pada keadaan dasar dapat dieksitasi ke keadaan tingkat energi yang lebih tinggi dengan cara menumbukinya dengan elektron atau foton. Setelah beberapa saat berada di tingkat tereksitasi ia secara acak akan segera kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, tidak harus ke keadaan dasar semula. Proses acak ini dikenal sebagai fluoresensi terjadi dalam selang waktu rerata yang disebut umur rerata, lamanya tergantung pada keadaan dan jenis atom tersebut. Kebalikan dari umur ini dapat dipakai sebagai ukuran kebolehjadian atom tersebut terdeeksitasi sambil memancarkan foton yang energinya sama dengan selisih tingkat energi asal dan tujuan. Foton ini dapat saja diserap kembali oleh atom yang lain sehingga mengalami eksitasi tetapi dapat pula lolos keluar sistem sebagai cahaya. Sebetulnya atom- atom yang tereksitasi tidak perlu menunggu terlalu lama untuk memancar secara spontan, asalkan terdapat foton yang merangsangnya. Syaratnya foton itu harus memiliki energi yang sama dengan selisih tingkat energi asal dan tujuan.

Page 5: Laser Diode

Jenis-jenis laser :Terdapat tiga jenis dasar laser yang paling umum digunakan. Jenis-jenis lainnya masih dalam taraf perkembangan. Ketiga jenis dasar itu adalah : (1) Laser yang dipompa secara optis Laser ruby yang diciptakan pada bulan Juli 1960 oleh Theodore H.Maiman di Hughes Research Laboratories adalah dari jenis ini. Laser ruby baik sekali diambil sebagai contoh untuk membicarakan cara kerja laser yang menggunakan pemompaan optis. Ruby adalah batu permata buatan, terbuat dari Al2O3 dengan berbagai macam ketakmurnian. Laser ini dihasilkan melalui transisi atom dari tingkat metastabil ke tingkat energi dasar, radiasinya memiliki panjang gelombang 6920 A° dan 6943 A°. Yang paling terang dan jelas adalah yang 6943 A°, berwarna merah tua. Pemompaan optisnya dilakukan dengan menempatkan batang ruby di dalam tabung cahaya ini banyak dipakai sebagai perlengkapan kamera untuk menghasilkan kilatan cahaya. Foton-foton yang dihasilkan tabung ini akan bertumbukan dengan ion-ion Cr dalam ruby, mengakibatkan eksitasi besar-besaran ke pita tingkat energi tinggi. Dengan cepat ion-ion itu meluruh ke tingkat metastabil, di tingkat ini mereka berumur kira-kira 0,005 detik, suatu selang waktu yang relatif cukup panjang sebelum mereka kembali ke tingkat energi dasar. . Setelah terjadi satu saja pancaran spontan ion Cr, maka beramai-ramailah ion-ion yang lain melakukan hal yang sama, dan mereka semua memancarkan foton dengan energi dan fase yang sama, yaitu laser. (2) Laser yang dipompa secara elektris Sistem laser jenis ini dipompa dengan lucutan listrik di antara dua buah elektroda. Sistemnya terdiri dari satu atau lebih jenis gas. Atom-atom gas itu mengalami tumbukan dengan elektron-elektron lucutan sehingga memperoleh tambahan energi untuk bereksitasi. Perkembangan terakhir dalam perlaseran medium gasnya dapat diganti dengan uap logam, tetapi hal ini akan mengarah pada perkembangan jenis laser yang lain. Jenis laser uap logam akan dibicarakan secara tersendiri. Laser gas mampu memancarkan radiasi dengan panjang gelombang mulai dari

Page 6: Laser Diode

spektrum ultra ungu sampai dengan infra merah. Laser nitrogen yang menggunakan gas N2 .(3) Laser semikonduktor Laser ini juga disebut laser injeksi, karena pemompaannya dilakukan dengan injeksi arus listrik lewat sambungan PN semikonduktornya. Jadi laser ini tidak lain adalah sebuah diode dengan bias maju biasa. Laser semikonduktor yang pertama diciptakan secara bersamaan oleh tiga kelompok pada tahun 1962. Mereka adalah R.H. Rediker dkk. (Lincoln Lab, MIT), M.I. Nathan dkk. (Yorktown Heights, IBM) dan R.N. Hall dkk. (General Electric Research Lab.). Diode- diode yang digunakan adalah galiun arsenida-flosfida GaAsP (sinar-tampak merah). Proses laser jenis ini mirip dengan kerja LED biasa. Pancaran fotonnya disebabkan oleh bergabungnya kembali elektron dan lubang (hole) di daerah sambungan PN-nya. Bahan semikonduktor yang dipakai harus memiliki gap energi yang langsung, agar dapat melakukan radiasi foton tanpa melanggar hukum kekekalan momentum. Oleh sebab itulah laser semikonduktor tidak pernah menggunakan bahan seperti silikon maupun germanium yang gap energinya tidak langsung. Dibandingkan dengan LED, laser semikonduktor masih mempunyai dua syarat tambahan. Yang pertama, bahannya harus diberi doping banyak sekali sehingga tingkat energi Fermi-nya melampaui tingkat energi pita konduksi di bagian N dan masuk ke bawah tingkat energi pita valensi di bagian P. Hal ini perlu agar keadaan inversi populasi di daerah sambungan PN dapat dicapai. Yang kedua, rapat arus listrik maju yang digunakan haruslah besar, begitu besar sehingga melampaui harga ambangnya. Besarnya sekitar 50 ribu ampere/cm2 agar laser yang dihasilkan bersifat kontinu. Rapat arus ini luar biasa besar, sehingga diode laser harus ditaruh di dalam kriostat supaya suhunya tetap rendah ( 77 K ), jika tidak arus yang besar ini dapat merusak daerah sambungan PN dan diode berhenti menghasilkan laser. Kelemahan sistem laser ini adalah sifatnya yang tidak monokromatik, karena transisi elektron yang terjadi bukanlah antar tingkat energi tapi antar pita energi, padahal pita energi terdiri dari banyak tingkat energi.