Laser mengacu pada proses dan instrumen menghasilkan berkas cahaya terkolimasi, monokromatik, koheren melalui amplifikasi radiasi terstimulasi dan umpan balik yang diperlukan. Pada dasarnya, pembangkitan laser memerlukan tiga elemen: “resonator”, “media penguatan”, dan “sumber pompa”.
A.Prinsip
Keadaan gerak suatu atom dapat dibagi menjadi beberapa tingkat energi, dan ketika atom bertransisi dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah, ia melepaskan foton dengan energi yang sesuai (disebut radiasi spontan). Demikian pula, ketika foton mengenai sistem tingkat energi dan diserap olehnya, hal ini akan menyebabkan atom bertransisi dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi (disebut serapan tereksitasi); Kemudian, beberapa atom yang bertransisi ke tingkat energi yang lebih tinggi akan bertransisi ke tingkat energi yang lebih rendah dan memancarkan foton (disebut radiasi terstimulasi). Gerakan-gerakan ini tidak terjadi secara terpisah, namun seringkali terjadi secara paralel. Bila kita menciptakan suatu kondisi, seperti menggunakan media yang sesuai, resonator, medan listrik luar yang cukup, radiasi yang terstimulasi diperkuat sehingga lebih dari serapan yang terstimulasi, maka secara umum akan ada foton yang dipancarkan sehingga menghasilkan sinar laser.
B.Klasifikasi
Menurut media yang menghasilkan laser, laser dibedakan menjadi laser cair, laser gas, dan laser padat. Sekarang laser semikonduktor yang paling umum adalah sejenis laser solid-state.
C.Komposisi
Kebanyakan laser terdiri dari tiga bagian: sistem eksitasi, bahan laser, dan resonator optik. Sistem eksitasi adalah perangkat yang menghasilkan energi cahaya, listrik atau kimia. Saat ini, sarana insentif utama yang digunakan adalah cahaya, listrik atau reaksi kimia. Zat laser adalah zat yang dapat menghasilkan sinar laser, seperti batu rubi, kaca berilium, gas neon, semikonduktor, pewarna organik, dll. Peran kontrol resonansi optik adalah untuk meningkatkan kecerahan laser keluaran, menyesuaikan dan memilih panjang gelombang dan arah dari laser.
D.Aplikasi
Laser banyak digunakan, terutama komunikasi serat, jangkauan laser, pemotongan laser, senjata laser, cakram laser dan sebagainya.
E.Sejarah
Pada tahun 1958, ilmuwan Amerika Xiaoluo dan Townes menemukan fenomena ajaib: ketika mereka meletakkan cahaya yang dipancarkan oleh bola lampu internal pada kristal tanah jarang, molekul-molekul kristal tersebut akan memancarkan cahaya terang yang selalu kuat. Berdasarkan fenomena ini, mereka mengusulkan “prinsip laser”, yaitu ketika suatu zat tereksitasi dengan energi yang sama dengan frekuensi osilasi alami molekulnya, ia akan menghasilkan cahaya kuat yang tidak menyimpang – laser. Mereka menemukan surat-surat penting untuk ini.
Setelah hasil penelitian Sciolo dan Townes dipublikasikan, para ilmuwan dari berbagai negara mengajukan berbagai skema eksperimen, namun tidak berhasil. Pada tanggal 15 Mei 1960, Mayman, seorang ilmuwan di Laboratorium Hughes di California, mengumumkan bahwa ia telah memperoleh laser dengan panjang gelombang 0,6943 mikron, yang merupakan laser pertama yang diperoleh manusia, dan Mayman menjadi ilmuwan pertama di dunia. untuk memperkenalkan laser ke bidang praktis.
Pada tanggal 7 Juli 1960, Mayman mengumumkan kelahiran laser pertama di dunia, skema Mayman adalah menggunakan tabung flash intensitas tinggi untuk merangsang atom kromium dalam kristal rubi, sehingga menghasilkan kolom cahaya merah tipis yang sangat pekat, ketika ditembakkan. pada titik tertentu bisa mencapai suhu yang lebih tinggi dari permukaan matahari.
Ilmuwan Soviet H.Γ Basov menemukan laser semikonduktor pada tahun 1960. Struktur laser semikonduktor biasanya terdiri dari lapisan P, lapisan N dan lapisan aktif yang membentuk heterojungsi ganda. Ciri-cirinya adalah: ukuran kecil, efisiensi kopling tinggi, kecepatan respon cepat, panjang gelombang dan ukuran sesuai dengan ukuran serat optik, dapat dimodulasi langsung, koherensi yang baik.
Enam, beberapa arah aplikasi utama laser
F.Komunikasi laser
Menggunakan cahaya untuk mengirimkan informasi sangat umum saat ini. Misalnya kapal menggunakan lampu untuk berkomunikasi, dan lampu lalu lintas menggunakan warna merah, kuning, dan hijau. Namun semua cara penyampaian informasi menggunakan cahaya biasa hanya dapat dibatasi pada jarak pendek. Jika ingin mengirimkan informasi langsung ke tempat yang jauh melalui cahaya, tidak bisa menggunakan cahaya biasa, melainkan hanya menggunakan laser.
Jadi bagaimana Anda mengirimkan laser? Kita tahu bahwa listrik dapat dialirkan melalui kabel tembaga, namun cahaya tidak dapat dialirkan melalui kabel logam biasa. Untuk tujuan ini, para ilmuwan telah mengembangkan filamen yang dapat mentransmisikan cahaya, yang disebut serat optik, yang disebut serat. Serat optik terbuat dari bahan kaca khusus, diameternya lebih tipis dari rambut manusia, biasanya 50 hingga 150 mikron, dan sangat lembut.
Faktanya, inti bagian dalam serat adalah kaca optik transparan dengan indeks bias tinggi, dan lapisan luar terbuat dari kaca atau plastik dengan indeks bias rendah. Struktur seperti itu, di satu sisi, dapat membuat cahaya dibiaskan di sepanjang inti bagian dalam, seperti air yang mengalir ke depan dalam pipa air, listrik disalurkan ke depan di dalam kawat, meskipun ribuan putaran dan putaran tidak berpengaruh. Sebaliknya, lapisan indeks bias rendah dapat mencegah bocornya cahaya, seperti halnya pipa air tidak merembes dan lapisan insulasi kawat tidak menghantarkan listrik.
Munculnya serat optik memecahkan cara transmisi cahaya, namun bukan berarti dengan serat optik, cahaya apa pun dapat ditransmisikan hingga jarak yang sangat jauh. Hanya kecerahan tinggi, warna murni, laser terarah yang baik, yang merupakan sumber cahaya paling ideal untuk mengirimkan informasi, masukan dari salah satu ujung serat, hampir tidak ada kehilangan dan keluaran dari ujung lainnya. Oleh karena itu, komunikasi optik pada dasarnya adalah komunikasi laser, yang memiliki keunggulan berupa kapasitas besar, kualitas tinggi, sumber bahan luas, kerahasiaan yang kuat, daya tahan, dll., dan dipuji oleh para ilmuwan sebagai sebuah revolusi di bidang komunikasi, dan merupakan salah satu salah satu pencapaian paling cemerlang dalam revolusi teknologi.
Waktu posting: 29 Juni 2023