Prinsip laser didasarkan pada emisi terstimulasi, sebuah konsep yang pertama kali dikemukakan oleh Einstein pada awal abad ke-20. Proses utamanya adalah sebagai berikut:
- Transisi Elektron: Atom atau molekul dalam media kerja memperoleh energi di bawah pengaruh sumber pompa (seperti energi listrik, energi cahaya, dll.), bertransisi dari tingkat energi rendah ke tingkat energi tinggi, memasuki keadaan tereksitasi. Karena tingkat energi tinggi tidak stabil, atom atau molekul secara spontan bertransisi kembali ke tingkat energi rendah, melepaskan foton dalam prosesnya.
- Refleksi Rongga Resonansi: Foton-foton ini memantulkan bolak-balik di dalam rongga resonansi, berinteraksi dengan atom atau molekul keadaan tereksitasi lainnya dalam media kerja, memicu emisi yang lebih terstimulasi. Hal ini menyebabkan jumlah foton meningkat secara tiba-tiba, menghasilkan sinar laser dengan intensitas tinggi, sangat monokromatik, dan sangat terarah.
Laser terutama terdiri dari tiga bagian: media kerja, sumber pompa, dan rongga resonansi.
- Media Kerja: Ini adalah dasar dari generasi laser. Ini terdiri dari media aktif yang memungkinkan inversi populasi, seperti rubi, kaca neodymium, atau gas karbon dioksida.
- Sumber pompa: Menyediakan energi ke media kerja, menginduksi emisi terstimulasi. Metode umum termasuk eksitasi listrik dan eksitasi optik.
- Rongga resonansi: Terdiri dari cermin refleksi internal total dan cermin refleksi internal parsial, ia memberikan umpan balik dan lingkungan berosilasi untuk foton, memungkinkan foton bergerak bolak-balik beberapa kali di dalam rongga, meningkatkan efek emisi terstimulasi dan pada akhirnya membentuk keluaran laser.
Perbedaan utama antara laser mode tunggal dan multi-mode terletak pada jumlah mode pada sinar keluaran.
- Laser mode tunggal: Hanya mendukung satu mode perambatan cahaya. Ini memiliki kualitas sinar tinggi, arah dan koherensi yang baik, titik sinar melingkar standar, dan sudut divergensi kecil. Sangat cocok untuk aplikasi presisi tinggi seperti interferometer laser dan komunikasi serat optik.
- Laser multi-mode: Mendukung berbagai mode perambatan cahaya. Ia memiliki sudut divergensi berkas keluaran yang besar, bentuk berkas yang kompleks dan distribusi intensitas, serta panjang koherensi yang lebih pendek, tetapi daya keluarannya tinggi. Sangat cocok untuk aplikasi yang tidak terlalu menuntut seperti pemrosesan bahan dan penerangan laser.
Laser disebut sinar Gaussian karena distribusi intensitasnya di seluruh penampangnya kira-kira sesuai dengan fungsi Gaussian, yang berarti intensitasnya tinggi di bagian tengah dan secara bertahap menurun ke arah tepinya, sehingga memperlihatkan kurva berbentuk lonceng.
Karakteristik distribusi ini berasal dari kemampuan reproduksi laser selama pembentukannya di dalam rongga resonansi; bahkan setelah difraksi dan propagasi, distribusi intensitasnya tetap mempertahankan bentuk Gaussian. Sinar Gaussian memiliki kinerja pemfokusan dan monokromatisitas yang sangat baik, secara efektif mengurangi persaingan mode dan meningkatkan kualitas sinar, menjadikannya banyak digunakan dalam desain sistem optik, pemrosesan laser, dan bidang lainnya.
Klasifikasi Laser Laser dapat diklasifikasikan dengan banyak cara, salah satunya berdasarkan media kerjanya:
- Laser Solid-State: Laser ini menggunakan bahan padat sebagai media kerjanya, seperti laser aluminium garnet yang didoping neodymium (Nd:YAG). Laser ini biasanya memiliki keluaran daya tinggi dan stabilitas yang baik, dan banyak digunakan dalam pengolahan industri, kedokteran, dan penelitian ilmiah.
- Laser Gas: Ini menggunakan gas sebagai media kerjanya, seperti laser helium-neon (He-Ne) dan laser karbon dioksida (CO2). Laser gas memiliki aplikasi luas di wilayah spektral tampak dan inframerah.
- Laser cair: Juga dikenal sebagai laser pewarna, laser ini menggunakan larutan pewarna organik sebagai media kerjanya. Tunabilitas panjang gelombangnya memberi mereka keuntungan unik dalam penelitian ilmiah dan biomedis.
- Laser semikonduktor: Ini menggunakan bahan semikonduktor sebagai media kerja, seperti dioda laser. Laser ini menawarkan keunggulan dalam miniaturisasi dan integrasi, dan banyak digunakan dalam komunikasi optik, pencetakan laser, dan bidang lainnya.
- Laser elektron bebas: Laser ini menggunakan berkas elektron bebas berkecepatan tinggi sebagai media kerjanya. Mereka menawarkan berbagai daya keluaran dan panjang gelombang, sehingga cocok untuk fisika energi tinggi dan spektroskopi sinar-X.
Hak Cipta @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Modul serat optik China, produsen laser digabungkan serat, pemasok komponen laser semua hak dilindungi undang -undang.
