Apa itu Laser Solid-State?

Laser Solid-Stateadalah laser yang media pemancar cahayanya berupa bahan padat, biasanya kristal atau kaca, diolah dengan ion tanah jarang atau logam transisi, bukan cairan atau gas.

Laser solid-state memancarkan sinar laser pada rentang panjang gelombang yang luas, dari ultraviolet (UV) hingga inframerah (IR), bergantung pada pilihan dopan dan komposisi kristal atau kaca. Daya keluaran dapat berkisar dari miliwatt (mW) hingga beberapa watt (W), atau bahkan lebih tinggi, bergantung pada desain laser spesifik, media penguatan, dan mekanisme pemompaan.

Laser solid-state terutama terdiri dari dua bagian: bahan inang padat dan ion aktif yang didoping dalam bahan inang. Ion aktif harus memiliki sifat spesifik, seperti garis fluoresensi yang tajam, pita serapan yang lebar, dan efisiensi kuantum yang tinggi pada panjang gelombang yang diinginkan. Di sisi lain, material inang harus memiliki sifat seperti kekuatan, ketahanan terhadap patah, konduktivitas termal yang tinggi, dan kualitas optik.

Setelah diolah dengan ion tanah jarang, bahan kaca dan kristal menunjukkan sifat yang diinginkan. Bahan inang yang cocok meliputi kaca silikat, kaca fosfat, dan berbagai bahan kristal seperti garnet, aluminat, oksida logam, fluorida, molibdat, tungstat, dll. Ion aktif yang umum digunakan termasuk ion tanah jarang seperti neodymium, erbium, dan holmium, juga sebagai logam transisi seperti kromium, titanium, dan nikel.

Beberapa laser solid-state yang terkenal antara lain laser ruby, laser Nd:YAG, laser Nd:kaca, laser Nd:Cr:GSGG, laser Er:kaca, laser alexandrite, dan laser titanium:safir.

Laser solid-state dapat bekerja dalam mode gelombang kontinu (CW), yang menghasilkan keluaran laser berkelanjutan, atau mode berdenyut, yang menghasilkan pulsa pendek sinar laser berdaya tinggi.

Konstruksi laser solid-state

Untuk membuat laser solid-state, batang laser perlu dipasang di dekat lampu busur atau lampu flash. Tabung lampu dihubungkan ke sumber listrik. Batang laser dan tabung lampu disusun sejajar, dikelilingi oleh reflektor. Di kedua ujung rongga laser, cermin reflektif tinggi dan coupler keluaran ditempatkan. Untuk menghilangkan panas berlebih, laser didinginkan menggunakan sistem sirkulasi, biasanya menggunakan air pendingin atau campuran glikol.

Diagram energi laser keadaan padat
Media aktif yang digunakan oleh laser solid-state adalah bahan padat. Umumnya, semua material solid-state dipompa secara optik, yaitu sumber cahaya digunakan sebagai sumber energi dan diterapkan pada media penguatan. Setelah menyerap energi pompa, elektron dalam media penguatan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Dalam keadaan tereksitasi, beberapa elektron akan berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi tertentu yang dapat ditransfer.

Dibandingkan dengan keadaan tereksitasi lainnya, masa hidup keadaan transien lebih lama, sehingga dapat menyimpan dan mengakumulasi energi. Ketika elektron dalam keadaan transien berubah kembali ke keadaan dasar, sebuah foton dengan energi dan panjang gelombang tertentu dilepaskan. Proses ini disebut emisi terstimulasi dan menghasilkan cahaya koheren.

Foton yang dihasilkan dipantulkan beberapa kali antara cermin atau elemen reflektif lainnya di rongga laser. Mekanisme umpan balik ini memperkuat emisi terstimulasi dan menghasilkan sinar laser yang intens. Sinar parsial yang diperkuat keluar melalui salah satu reflektor parsial untuk membentuk keluaran laser.

Sinar keluaran biasanya memiliki lebar garis yang sempit, yang dicirikan oleh panjang gelombang tertentu yang berkaitan dengan perbedaan energi antara keadaan transien dan keadaan dasar.

Keuntungan laser solid-state:
1. Laser solid-state umumnya tidak mengalami kehilangan material dibandingkan laser gas karena media lasernya berbentuk padat. Media aktif dalam laser solid-state, seperti kristal atau kaca, mempertahankan komposisinya dan tidak habis atau habis selama pengoperasian.
3. Laser solid-state dapat menghasilkan keluaran kontinu dan berdenyut.
4. Konstruksinya relatif sederhana.
Kerugian dari laser solid-state:
1. Laser solid-state kurang efisien dalam mengubah energi masukan menjadi keluaran laser.
2. Divergensi sinar laser tidak konstan dan dapat bervariasi antara 1 miliradian hingga 20 miliradian.
3. Kehilangan daya dapat terjadi jika batang laser terlalu panas.

Aplikasi laser solid-state:
Laser solid-state memiliki beragam aplikasi di berbagai bidang. Selain spektroskopi dan telekomunikasi, aplikasi laser solid-state juga mencakup
Pemrosesan bahan: Laser solid-state banyak digunakan untuk memotong, mengebor, mengelas, dan mengukir berbagai bahan seperti logam, plastik, keramik, dan komposit. Mereka sangat akurat dan dapat menangani tugas pemrosesan makro dan mikro.
Medis dan Biomedis: Laser ini digunakan dalam prosedur medis seperti bedah laser, dermatologi (misalnya penghapusan tato), oftalmologi (misalnya koreksi penglihatan), kedokteran gigi, dan kosmetik. Mereka dapat secara tepat menargetkan dan mengikis jaringan dengan kerusakan minimal pada area sekitarnya.
Penelitian Ilmiah: Alat penting untuk penelitian ilmiah, termasuk spektroskopi, pencitraan fluoresensi, percepatan partikel, dan studi fenomena ultracepat. Mereka mampu menyediakan sumber cahaya yang dapat dikontrol secara tepat untuk mempelajari materi dan proses fisika dan kimia dasar.
Pertahanan dan Keamanan: Laser ini digunakan dalam aplikasi pertahanan dan keamanan, termasuk penanda sasaran laser, pencarian jangkauan, senjata energi terarah, dan penanggulangan laser. Mereka menyediakan sumber cahaya yang tepat dan kuat untuk keperluan militer, ruang angkasa, dan keamanan.
Telekomunikasi: Laser solid-state memainkan peran penting dalam sistem komunikasi serat optik, bertindak sebagai penguat optik dan sumber cahaya untuk mengirimkan sinyal jarak jauh dengan kecepatan data yang tinggi.

Informasi kontak:

Jika Anda punya ide, jangan ragu untuk berbicara dengan kami. Tidak peduli di mana pelanggan kami berada dan apa kebutuhan kami, kami akan mengikuti tujuan kami untuk menyediakan pelanggan kami dengan kualitas tinggi, harga murah, dan layanan terbaik.