LASER

Kata Laser merupakan akronim dari “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiations”, yang berarti penguatan cahaya dalam radiasi gelombang elektromagnetik oleh emisi radiasi terangsang. Biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat dilihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Laser merupakan sumber optik yang koheren yang pengoperasiannya menggunakan arus bias yang besarnya diatas arus threshold. Proses pembentukan laser ada 3, yaitu :

Emisi spontan, dimana mula-mula atom berada pada keadaan tereksitasi di energi konduksi dan cahaya dengan frekuensi f0 diemisikan secara acak dan spontan tanpa pemicu. Ketika sejumlah besar atom-atom dan molekul berada pada level energi yang tinggi maka fase gelombang yang diradiasikan oleh atom dan molekul yang berbeda tidak saling bergantung. Total intensitas cahaya yang diradiasikan akan berkurang secara eksponensial terhadap waktu. Cahaya yang bisa kita lihat sehari-hari adalah contoh emisi spontan. Misal filmen sebuah bohlam yang atomnya tereksitasi oleh energi thermal.

Absorpsi foton, proses perpindahan elektron dari energi valensi ke energi konduksi. Cara ini terjadi ketika cahaya dengan frekuensi f0 dipompakan ke dalam atom dari sumber luar, shingga sebuah atom pada tingkat energi valensi dapat menangkap foton dari cahaya input dan mengalami eksitasi dari tingkat energi valensi ke tingkat energi konduksi. Proses absorpsi dalam atom dipengaruhi oleh populasi elektron pada masing-masing tingkat energi dan proses emisi yang terjadi.

INVERSI POPULASI

Inversi populasi adalah proses pembalikan jumlah populasi elektron yang berada pada suatu sistem atomik. Atau dengan kata lain, ketika jumlah elektron pada suatu tingkat eksitasi melebihi jumlah elektron pada tingkat energi di bawahnya maka telah terjadi inversi populasi. Berdasar distribusi Boltzman, pada sistem yang berada dalam kesetimbangan termal, jumlah populasi (N1) pada tingkat yang berenergi E1 jauh lebih banyak dibanding dengan jumlah populasi (N2) yang berenergi E2 (E2 > E1 ). Proses inversi populasi sangat diperlukan sebagai sarana terjadinya emisi terangsang sebagai salah satu faktor untuk dapat terbentuknya cahaya laser. Inversi populasi memerlukan sejumlah energi untuk mengeksitasi atom ke tingkat yang lebih tinggi (E2).

Proses pemberian energi sehingga mampu mengeksitasi atom ke tingkat yang lebih tinggi disebut dengan proses pumping. Energi yang dipompakan dapat berupa arus listrik atau berkas cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda. Untuk pompa energi dalam bentuk cahaya, dapat digunakan lampu flash atau semikonduktor.

Sumber untuk proses pumping seperti energi optical, bombarment elektron, energi kimiawi, injeksi arus. Umumnya pumping dilakukan dengan absorpsi terstimulasi, yakni pemberian energi sebesar perbedaan dari tingkat energi dasar ke tingkat yang diharapkan dapat digunakan untuk aksi laser tingkat tinggi.