Pemompaan Laser
Posted: September 7th, 2009 | Author: giovaniharyadi | Filed under: .Engineering |Tugas 1 TF 4003 Laser dan Serat Optik. Laser (Light Amplification by Stimulation Emission Radiation) merupakan alat yang dapat menghasilkan cahaya dengan sifat monorkomatik.koheren,terarah dan fokus yang tinggi . Pada dasarnya cahaya merupakan kelompok photon yang dapat diemisikan secara spontan dari elektron yang berpindah ke level energi yang lebih rendah. Radiasi energi photon apabila mengakibatkan perpindahan atom maka akan menghasilkan energi photon yang lebih kuat lagi. Operasi ini dikenal dengan istilah emisi terangsang. Emisi terangsang meradiasikan energi photon yang lebih kuat karena memiliki fasa dan arah yang sama antara radiasi photon datang dan yang diradiasikan. Emisi terangsang menjadi bagian penting dalam operasi laser.
Untuk menghasilkan cahaya laser pada emisi terangsang diperlukan suatu keadaan dimana atom pada level yang lebih tinggi lebih banyak daripada level energi yang lebih rendah. Keadaan ini disebut inversi populasi.
Inversi populasi dapat diperoleh dengan cara pemompaan. Pemompaan merupakan proses perpindahan atom dari energi level terendah (dapat disebut ground State) menuju ke energi level yang lebih tinggi (excited state). Perpindahan ini menyerap energi dari lingkungan luar.
Hubungan antara emisi terangsang dan pemompaan dapat dilihat dari pemompaan tiga dan empat tingkat. Untuk pemompaan tiga tingkat, pada awalnya atom-atom dipompa dari ground state menuju excited state. Selanjutnya terjadi emisi spontan mentransisikan atom-atom menuju metastable state. Pada level energi ini, atom-atom cenderung lebih lama bertahan. Emisi terangsang terjadi ketika photon datang dan kemudian atom-atom berpindah menuju ground state dan menghasilkan energi photon yang koheren dan terarah.
Gambar 1. Skema Pemompaan tiga tingkat (http://kottan-labs.bgsu.edu/teaching/workshop2001/chapter4a_files/image016.jpg)
Pemompaan tiga tingkat diperlukan agar amplifikasi laser dapat terjadi. Jika hanya ada keadaan metastable state dan ground state, maka saat atom pada kedua level sama, emisi terangsang dan absorbsi energi sama besar sehingga tidak ada cahaya laser yang dihasilkan. Pemompaan tiga tingkat dengan adanya excited state akan menghindari populasi yang kurang pada ,metastable state sehingga keadaan Inversi Populasi dapat terus terjadi.
Gambar 4. Skema pemompaan 4 tingkat (http://kottan-labs.bgsu.edu/teaching/workshop2001/chapter4a_files/image018.jpg)
Pada pemompaan tiga tingkat, lebih dari setengah atom harus berada pada metastable state untuk emisi terangsang. Hal ini tidak terjadi pada pemompaan empat tingkat. Pada pemompaan empat tingkat, transisi atom dari metastable stede akan berakhir pada suatu level energi diatas ground state. Level tambahan ini akan kekurangan atom karena atom-atom akan langsung menuju ke ground state. Kekurangan ini akan memperbesar kemungkinan inversi populasi yang dibutuhkan untuk radiasi sinar laser dan populasi atom lebih sedikit pada metastable state.
Metode pemompaan dapat dilakukan dengan optik dan loncatan listrik. Pada dasarnya pemompaan ini dilakukan untuk membentuk keadaan metastable yang tidak kekurangan populasi atom sehingga radiasi cahaya laser dapat dihasilkan. Pada pemompaan dengan optik dilakukan pada bahan optik yang cenderung isolator dengan tingkat energi yang umumnya lebar. Contohnya adalah ruby laser dimana radiasi cahaya laser diperoleh dari perpindahan ion Cr 3+. Pemompaan dengan loncatan listrik umumnya untuk bahan laser aktif gas, tidak seperti optik dengan bahan laser padat dan cair. Pemompaan ini cenderung untuk perbedaan tingkat energi yang sempit yang sulit dicapai dengan metode pemompaan dengan optik. Contohnya adalah Laser Hene dan Laser Argon.
Tweet this!
alhamdulillah makasih banget mas atas penjelasannya diatas, saya jadi mengerti tentang proses penguatan pada laser, jadi besok ga bingung saat presentasi di depan dosen ^^