Sensor Laser

Embed Size (px)

Citation preview

  • Materi :LASER

  • Laser (singkatan dari : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan Radiasi Elektromagnetik, biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat lihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren. Laser juga dapat dikatakan efek dari mekanika kuantum.Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari frekuensi yang sama, beda fasa yang konstan dan polaritasnya. Selanjutnya untuk menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol kemurnian, ukuran dan bentuknya. Keluaran yang berkelanjutan dari laser dengan amplituda-konstan (dikenal sebagai CW atau gelombang berkelanjutan), atau detak, adalah dengan menggunakan teknik Q-switching,modelocking, atau gain-switching.

  • Dalam operasi detak, di mana sejumlah daya puncak yang lebih tinggi dapat dicapai. Sebuah medium laser juga dapat berfungsi sebagai penguat optik ketika di-seed dengan cahaya dari sumber lainnya. Sinyal yang diperkuat dapat menjadi sangat mirip dengan sinyal input dalam istilah panjang gelombang, fasa, dan polarisasi; Ini tentunya penting dalamtelekomunikasi serat optik.Sumber cahaya umum, seperti bola lampu incantdescent, memancarkan foton hampir ke seluruh arah, biasanya melewati spektrum elektromagnetik dari panjang gelombang yang luas. Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens; dimana terjadi beda fasa yang tidak tetap antara foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Secara kontras, laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, terpolarisasi, sinar koheren mendekati monokromatik, terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu warna.

  • Beberapa jenis laser, seperti laser dye dan laser vibronik benda-padat (vibronic solid-state lasers) dapat memproduksi cahaya lewat jangka lebar gelombang; properti ini membuat mereka cocok untuk penciptaan detak singkat sangat pendek dari cahaya, dalam jangka femtodetik (10-15 detik). Banyak teori mekanika kuantum dan termodinamika dapat digunakan kepada aksi laser, meskipun nyatanya banyak jenis laser ditemukan dengan cara tria and eror.Sejak diperkenalkannya laser pada tahun 1960, sebagai sebuah penyelesaian suatu masalah, maka dalam perkembangan berikutnya laser telah digunakan secara meluas, dalam bermacam-macam aplikasi modern, termasuk dalam bidang optik, elektronik, optoelektronik, teknologi informasi, sains kedokteran, industri, dan militer. Secara umum, laser dianggap suatu pencapaian teknologi yang paling berpengaruh dalam abad ke-20.

  • AtomSebuah atom terdiri dari inti atom yang disebut nukleus (berisi proton dan netron), dan awan elektron (Gambar 2). Elektron-elektron ini selalu berputar mengelilingi inti atom pada orbit-orbit tertentu, sesuai dengan tingkat energinya. Dari sini kita tahu bahwa atom selalu bergerak (vibrasi dan rotasi), hanya saja kita tidak bisa melihat pergerakannya di benda-benda padat seperti pintu, kursi, dan semua benda lain. Jadi, benda yang selama ini kita kira dalam keadaan diam sebenarnya tidak diam sama sekali!

    Ilustrasi Sederhana sebuah Atom

  • Eksitasi elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi

  • Kembalinya elektron ke tingkat energi semula disertai emisi cahaya

  • Tekn ologi Laser

  • Laser GasLaser KimiaLaser ExcimerSolid-state laserFiber laserSemikonduktor laserPhotonic crystal lasersDye laserFree electron lasers

  • Setelah penemuan laser gas HeNe, banyak debit gas lainnya telah ditemukan untuk memperkuat cahaya koheren. Laser Gas banyak menggunakan gas yang berbeda telah dibangun dan digunakan untuk berbagai tujuan. Laser helium-neon (HeNe) mampu beroperasi di sejumlah panjang gelombang yang berbeda, namun sebagian besar yang direkayasa untuk Lase pada 633 nm; ini biaya yang relatif rendah namun sangat koheren laser sangat umum dalam penelitian optik dan laboratorium pendidikan. Karbon dioksida Komersial (CO2) laser dapat memancarkan ratusan watt dalam mode spasial tunggal yang dapat terkonsentrasi dalam titik kecil. Emisi ini dalam termal inframerah pada 10,6 pM; laser tersebut secara teratur digunakan dalam industri untuk memotong dan pengelasan. Efisiensi laser CO2 yang sangat tinggi: lebih dari 10%.

  • Laser kimia yang didukung oleh reaksi kimia memungkinkan sejumlah besar energi akan dirilis dengan cepat. Seperti laser daya yang sangat tinggi khususnya menarik perhatian para, laser gelombang kontinyu Namun militer kimia pada tingkat daya yang sangat tinggi, dialiri oleh aliran gas, telah dikembangkan dan memiliki beberapa aplikasi industri. Sebagai contoh, dalam Hydrogen fluoride laser (2700-2900 nm) dan Deuterium fluoride laser (3800 nm) reaksi adalah kombinasi dari hidrogen atau deuterium gas dengan produk pembakaran etilena dalam trifluorida nitrogen.

  • Laser Excimer adalah jenis khusus dari laser gas powered dengan mengalirkan listrik di mana media penguat adalah excimer, atau lebih tepatnya sebuah exciplex dalam desain yang ada. Ini adalah molekul yang hanya bisa eksis dengan satu atom dalam keadaan gembira elektronik. Setelah molekul transfer energi eksitasi untuk foton, oleh karena itu, atom yang tidak lagi terikat satu sama lain dan molekul hancur. Hal ini secara drastis mengurangi jumlah penduduk negara energi yang lebih rendah sehingga sangat memfasilitasi inversi populasi. Excimers digunakan adalah semua senyawa gas mulia; gas mulia kimia inert dan hanya dapat membentuk senyawa sedangkan dalam keadaan gembira. Laser Excimer biasanya beroperasi pada panjang gelombang ultraviolet applicatons utama termasuk photolithography semikonduktor dan operasi mata LASIK. Excimer molekul yang digunakan meliputi ARF (emisi pada 193 nm), KrCl (222 nm), KrF (248 nm), XeCl (308 nm), dan XeF (351 nm). [16] laser molekul fluor, memancarkan pada 157 nm di vakum ultraviolet kadang-kadang disebut sebagai laser excimer, namun hal ini tampaknya menjadi keliru karena F2 adalah senyawa stabil

  • Solid-state laser menggunakan batang kristal atau kaca yang "diolah" dengan ion yang memberikan energi yang diperlukan negara. Misalnya, laser kerja pertama adalah laser ruby, terbuat dari ruby (chromium-doped corundum). Pada inversi populasi sebenarnya dipelihara dalam "dopan", seperti kromium atau neodymium. Bahan-bahan tersebut dipompa secara optik menggunakan panjang gelombang lebih pendek dari panjang gelombang penguat, sering dari flashtube atau dari laser lain. Perlu dicatat bahwa "solid-state" dalam pengertian ini mengacu pada kristal atau kaca, namun penggunaan ini berbeda dari penunjukan "elektronik solid-state" dengan mengacu pada semikonduktor. Semikonduktor Laser (dioda laser) yang dipompa secara elektrik dan dengan demikian tidak disebut sebagai solid-state laser. Kelas laser solid-state akan, bagaimanapun, benar termasuk laser serat yang dopan di Lase kaca di bawah optik memompa. Tapi dalam prakteknya ini hanya disebut sebagai "laser fiber" dengan "solid state-" dicadangkan untuk laser menggunakan batang padat dari material. Laser spot (650, 532, 405 nm)

  • Neodymium adalah "doping" umum dalam berbagai kristal laser solid-state, termasuk orthovanadate itrium (Nd: YVO4), yttrium lithium fluoride (Nd: YLF) dan itrium aluminium garnet (Nd: YAG). Semua laser dapat menghasilkan kekuatan yang tinggi dalam spektrum inframerah pada 1064 nm. Mereka digunakan untuk memotong, pengelasan dan penandaan logam dan bahan lainnya, dan juga di spektroskopi dan untuk memompa laser dye. Laser ini juga sering frekuensi dua kali lipat, tiga kali lipat atau empat kali lipat, dalam apa yang disebut "dioda dipompa solid state" atau laser DPSS. Dalam generasi harmonis kedua, ketiga, atau keempat ini menghasilkan 532 nm (hijau, terlihat), 355 nm dan 266 nm (ultraviolet | UV]]) balok. Ini merupakan teknologi di belakang laser pointer terang terutama pada hijau (532 nm) dan panjang gelombang terlihat pendek. Iterbium, holmium, thulium, dan erbium adalah umum lainnya "dopan" dalam laser solid-state.

  • Solid-state laser atau amplifier laser di mana cahaya dipandu disebabkan oleh refleksi internal total dalam serat optik mode tunggal malah disebut laser serat. Membimbing cahaya memungkinkan daerah memberikan keuntungan yang sangat panjang kondisi pendinginan yang baik; serat mempunyai luas permukaan tinggi rasio volume yang memungkinkan pendinginan yang efisien. Selain itu, sifat-sifat serat yang waveguiding cenderung mengurangi distorsi termal balok. Erbium dan ion Iterbium merupakan spesies aktif umum di laser tersebut. Laser serat dirancang sebagai serat ganda berpakaian. Jenis serat terdiri dari inti serat, sebuah cladding dalam dan luar kelongsong. Indeks dari tiga lapisan konsentris dipilih sehingga inti serat bertindak sebagai serat single-mode untuk emisi laser sementara bertindak kelongsong luar sebagai inti yang sangat multimode untuk laser pompa. Hal ini memungkinkan pompa menyebarkan sejumlah besar daya ke dan melalui wilayah inti aktif dalam, sementara masih memiliki aperture numerik tinggi (NA) memiliki kondisi meluncurkan mudah. Pompa cahaya dapat digunakan lebih efisien dengan menciptakan laser disk serat, atau setumpuk laser tersebut.

  • Semikonduktor adalah dioda laser yang dipompa elektrik. Rekombinasi elektron dan lubang yang diciptakan oleh arus diterapkan memperkenalkan keuntungan optik. Refleksi dari ujung-ujung bentuk kristal suatu resonator optik, meskipun resonator bisa eksternal ke semikonduktor dalam beberapa desain. Komersial memancarkan dioda laser pada panjang gelombang dari 375 nm sampai 1800 nm, dan panjang gelombang lebih dari 3 pM telah dibuktikan. Rendah ke dioda laser medium digunakan dalam printer laser dan CD / DVD player. Dioda laser juga sering digunakan untuk pompa optik laser lain dengan efisiensi tinggi. Kekuasaan tertinggi dioda laser industri, dengan daya sampai dengan 10 kW (70dBm) [rujukan?], Digunakan dalam industri untuk memotong dan pengelasan. Eksternal-rongga laser semikonduktor memiliki media semikonduktor aktif dalam rongga yang lebih besar. Perangkat ini dapat menghasilkan keluaran daya tinggi dengan kualitas balok yang baik, panjang gelombang radiasi yang sempit-merdu-linewidth, atau pulsa laser ultrashort. Sinar laser (merah, hijau, ungu)

  • Laser laser kristal fotonik yang didasarkan pada nano-struktur yang menyediakan kurungan modus dan kepadatan negara optik (DOS) struktur diperlukan untuk umpan balik untuk mengambil tempat. Mereka adalah khas micrometre ukuran dan merdu di band dari kristal fotonik

  • Dye laser menggunakan pewarna organik sebagai media keuntungan. Spektrum luas mendapatkan pewarna yang tersedia, atau campuran dari pewarna, memungkinkan laser ini menjadi sangat merdu, atau untuk menghasilkan pulsa sangat pendek durasi (atas perintah dari beberapa femtosekon). Meskipun laser merdu terutama dikenal dalam bentuk cair mereka, para peneliti juga menunjukkan emisi merdu sempit-linewidth dalam konfigurasi osilator dispersif menggabungkan media pewarna keuntungan solid-state. [19] Dalam bentuk yang paling lazim solid state dye laser menggunakan pewarna-doped polimer sebagai media laser.

  • Elektron bebas laser, atau Fels, menghasilkan koheren, radiasi daya tinggi, yang banyak merdu, saat ini mulai pada panjang gelombang dari gelombang mikro, melalui radiasi Terahertz dan inframerah, dengan spektrum terlihat, untuk lembut sinar-X. Mereka memiliki rentang frekuensi yang luas dari setiap jenis laser. Sementara FEL balok berbagi sifat optik sama seperti laser lainnya, seperti radiasi koheren, operasi FEL sangat berbeda. Tidak seperti gas, cair, atau solid-state laser, yang bergantung pada negara-negara atom atau molekul terikat, Fels menggunakan sinar elektron relativistik sebagai media penguat, maka elektron bebas panjang.

  • banyak sekali aplikasi laser diantaranya sebagai laser pointer (untuk presentasi) laser untuk pelurus arah tembakan, Pemotong atau cutter yang sudah banyak digunakan di industri baja dan elektronik, laser hair Removal. untuk menghilangkan rambut. ada juga laser untuk penyembuhan luka. sedangkan aplikasi lain untuk analisis misalnya :

    spektroskopiadalah teknik untuk menganalisa bahan yang sering digunakan dalam aplikasi ini adalah FTIR ( Fourier Transform Infra Red) menggunakan laser infra merah untuk di ukur tingkat serapan suatu bahan. kemudian dicocokan dengan tabel sehingga dapat diketahui bahan apa saja yang terkandung di dalam sampe yang diuji.

  • TERIMA KASIH