Prinsip kerja dhasar laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) adhedhasar fenomena emisi cahya sing dirangsang. Liwat serangkaian desain lan struktur sing tepat, laser ngasilake sinar kanthi koherensi, monokromatisitas, lan padhange sing dhuwur. Laser digunakake sacara wiyar ing teknologi modern, kalebu ing bidang kayata komunikasi, kedokteran, manufaktur, pangukuran, lan riset ilmiah. Efisiensi sing dhuwur lan karakteristik kontrol sing tepat ndadekake dheweke dadi komponen inti saka akeh teknologi. Ing ngisor iki panjelasan rinci babagan prinsip kerja laser lan mekanisme macem-macem jinis laser.
1. Emisi sing Dirangsang
Emisi sing dirangsangminangka prinsip dhasar ing mburi generasi laser, sing pisanan diusulake dening Einstein ing taun 1917. Fenomena iki nggambarake kepiye foton sing luwih koheren diprodhuksi liwat interaksi antarane cahya lan materi sing tereksitasi. Kanggo luwih ngerti emisi sing distimulasi, ayo diwiwiti karo emisi spontan:
Emisi SpontanIng atom, molekul, utawa partikel mikroskopis liyané, elektron bisa nyerep energi eksternal (kayata energi listrik utawa optik) lan transisi menyang tingkat energi sing luwih dhuwur, sing dikenal minangka kahanan tereksitasi. Nanging, elektron kahanan tereksitasi ora stabil lan pungkasane bakal bali menyang tingkat energi sing luwih murah, sing dikenal minangka kahanan dasar, sawise wektu sing cendhak. Sajrone proses iki, elektron ngeculake foton, sing minangka emisi spontan. Foton kasebut acak babagan frekuensi, fase, lan arah, lan mulane ora duwe koherensi.
Emisi sing DirangsangKunci kanggo emisi sing distimulasi yaiku nalika elektron ing kahanan tereksitasi nemoni foton kanthi energi sing cocog karo energi transisi, foton kasebut bisa nyebabake elektron bali menyang kahanan dhasar nalika ngeculake foton anyar. Foton anyar kasebut identik karo foton asline babagan frekuensi, fase, lan arah rambatan, sing ngasilake cahya koheren. Fenomena iki nambah jumlah lan energi foton kanthi signifikan lan minangka mekanisme inti laser.
Efek Umpan Balik Positif saka Emisi TerstimulasiIng desain laser, proses emisi sing distimulasi diulang kaping pirang-pirang, lan efek umpan balik positif iki bisa nambah jumlah foton kanthi eksponensial. Kanthi bantuan rongga resonansi, koherensi foton dijaga, lan intensitas sinar cahya terus ditambah.
2. Gain Sedheng
Ingentuk mediumminangka bahan inti ing laser sing nemtokake amplifikasi foton lan output laser. Iki minangka basis fisik kanggo emisi sing distimulasi, lan sifat-sifate nemtokake frekuensi, dawa gelombang, lan daya output laser. Jinis lan karakteristik medium gain langsung mengaruhi aplikasi lan kinerja laser.
Mekanisme EksitasiElektron ing medium gain kudu dieksitasi menyang tingkat energi sing luwih dhuwur dening sumber energi eksternal. Proses iki biasane ditindakake dening sistem pasokan energi eksternal. Mekanisme eksitasi umum kalebu:
Pompa Listrik: Ngeksitasi elektron ing medium gain kanthi ngetrapake arus listrik.
Pompa Optik: Nggawe media dadi nyenengake nganggo sumber cahya (kayata lampu kilat utawa laser liyane).
Sistem Tingkat EnergiElektron ing medium gain biasane kasebar ing tingkat energi tartamtu. Sing paling umum yaikusistem rong tingkatlansistem papat tingkatIng sistem rong tingkat sing prasaja, elektron transisi saka kahanan dhasar menyang kahanan tereksitasi banjur bali menyang kahanan dhasar liwat emisi sing distimulasi. Ing sistem papat tingkat, elektron ngalami transisi sing luwih kompleks antarane tingkat energi sing beda-beda, sing asring nyebabake efisiensi sing luwih dhuwur.
Jinis-jinis Media Gain:
Sedheng Penambahan GasContoné, laser helium-neon (He-Ne). Media gain gas dikenal amarga output sing stabil lan dawa gelombang tetep, lan digunakake sacara wiyar minangka sumber cahya standar ing laboratorium.
Sedheng Keuntungan CairanContoné, laser pewarna. Molekul pewarna nduwèni sipat eksitasi sing apik ing macem-macem dawa gelombang, saéngga cocog kanggo laser sing bisa diatur.
Gain Padat SedhengContone, laser Nd (neodymium-doped yttrium aluminium garnet). Laser iki efisien lan kuat banget, lan akeh digunakake ing industri pemotongan, pengelasan, lan aplikasi medis.
Medium Penguatan SemikonduktorContoné, bahan galium arsenida (GaAs) akèh digunakaké ing piranti komunikasi lan optoelektronik kaya ta dioda laser.
3. Rongga Resonator
Ingrongga resonatorminangka komponen struktural ing laser sing digunakake kanggo umpan balik lan amplifikasi. Fungsi intine yaiku kanggo nambah jumlah foton sing diasilake liwat emisi sing distimulasi kanthi nggambarake lan nggedhekake ing njero rongga, saengga ngasilake output laser sing kuwat lan fokus.
Struktur Rongga ResonatorBiasane dumadi saka rong pangilon sejajar. Salah sijine yaiku pangilon sing bisa mantul kanthi kebak, sing dikenal minangkakaca spion mburi, lan liyané minangka pangilon sing sebagian mantul, sing dikenal minangkapangilon outputFoton-foton kasebut mantul bolak-balik ing njero rongga lan dikuatake liwat interaksi karo medium gain.
Kondisi ResonansiDesain rongga resonator kudu memenuhi syarat-syarat tartamtu, kayata mesthekake yen foton mbentuk gelombang ngadeg ing njero rongga kasebut. Iki mbutuhake dawa rongga dadi kelipatan saka dawa gelombang laser. Mung gelombang cahya sing memenuhi syarat-syarat kasebut sing bisa dikuatake kanthi efektif ing njero rongga kasebut.
Sinar OutputPangilon sing sebagian memantul ngidini sebagian sinar cahya sing dikuatake nembus, mbentuk sinar output laser. Sinar iki nduweni arah, koherensi, lan monokromatisitas sing dhuwur..
Menawi panjenengan kepingin mangertosi langkung kathah utawi kepengin mangertos babagan laser, mangga hubungi kami:
Lumispot
Alamat: Gedung 4 #, No.99 Furong 3rd Road, Distrik Xishan Wuxi, 214000, Tiongkok
Telp: + 86-0510 87381808.
HP: + 86-15072320922
Email: sales@lumispot.cn
Situs web: www.lumispot-tech.com
Wektu kiriman: 18-Sep-2024