DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan
i Pengesahan
ii Pernyataan
iii Penghargaan
iv Abstrak
vi Abstract
vii Daftar Isi
viii Daftar Tabel
x Daftar Gambar
xi
BAB I Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1 1.2
Rumusan Masalah 3
1.3 Batasan Masalah
3 1.4
Tujuan Penelitian 4
1.5 Manfaat Penelitian
4 1.6
Metode Penelitian 4
1.7 Sistematika Penulisan
5
BAB II Tinjauan Pustaka
2.1 Karakteristik Sinar 6
2.2 Spektrum Elektromagnetik 7
2.3 Laser 7
2.3.1 Defenisi Laser 8
2.3.1.1 Light 9
2.3.1.2 Amplification 10
2.3.1.3 Stimulated Emission dan 10
Spontaneous Emission 2.3.2 Komponen Laser
14 2.3.3 Karakterisitik Laser Secara Umum
17 2.3.3.1 Koherensi
17 2.3.3.2 Monokromatik
18 2.3.3.3 Keterarahan directionality
19 2.3.3.4 Kecerahan Brightness
20 2.3.4 Laser CO
2
21 2.3.5 Laser DPSS Diode-Pumped Solid State
22 2.3.6 Laser He-Ne
23
BAB III Metode Penelitian
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 25
Universitas Sumatera Utara
3.1.1 Tempat Penelitian 25
3.1.2 Waktu Penelitian 25
3.2 Alat, Software dan Laser yang Diteliti 25
3.2.1 Alat Penelitian 25
3.2.1.1 Alat Laser CO
2
Kontinyu 25
3.2.1.2 Alat Laser DPSS 30
3.2.1.3 Beam Profiler 32
3.2.1.4 Pengamatan Spektrum Panjang 34
Gelombang Laser 3.2.2 Laser yang Diteliti
34 3.2.3 Software
35 3.3 Prosedur Penelitian
35 3.3.1 Pengukuran Daya Laser
35 3.3.2 Pengamatan Beam Profiler Sinar Laser
38 3.3.3 Pengamatan Spektrum Panjang Gelombang Laser
39 3.4 Analisa Data
40 3.5 Diagram Kerja
40
BAB IV Hasil dan Pembahasan
4.1 Pengukuran Besar Daya Laser CO
2
Sebagai Fungsi Arus 42
4.2 Pengukuran Besar Daya Laser DPSS Sebagai Fungsi Arus 45
dengan Variasi Cermin 4.3 Pengamatan Bentuk Berkas Sinar Laser
47 4.4 Pengamatan Spektrum Panjang Gelombang Laser
57
BAB V Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 60
5.2 Saran 62
Daftar Pustaka Lampiran
Lampiran A Lampiran Data Percobaan
Lampiran B Lampiran Gambar
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Nomor Judul
Halaman Tabel
4.1. Pengukuran daya laser CO
2
sebagai fungsi arus 42
Rabu, 1 Mei 2013 4.2.
Pengukuran daya laser CO
2
sebagai fungsi arus 43
Kamis, 2 Mei 2013 4.3.
Bentuk 2 dimensi dan 3 dimensi berkas sinar laser 48 Dengan filter hijau hijau
4.4. Bentuk 2 dimensi dan 3 dimensi berkas sinar laser 52
He-Ne dengan filter merah hitam hijau
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul
Halaman Gambar
2.1. Spektrum elektromagnetik
7 2.2.
Panjang gelombang beberapa laser 8
2.3. Interaksi cahaya dengan 2 level sistem
11 2.4.
Emisi spontan dan emisi terstimulasi 13
2.5. Skema sederhana dari tipe laser
14 2.6.
Tiga komponen laser 15
2.7. Skema rongga laser Laser Cavity
16 2.8.
Karakteristik sinar laser 17
2.9. Sebuah prisma dapat digunakan untuk pengertian
18 konsep monokromatik
2.10. Karena cahaya pada medium laser membuat
19 beberapa putaran diantara cermin, cahaya laser
muncul dengan sudut penyimpangan yang kecil 2.11.
Skema laser 20
2.12. Design laser CO
2
21 2.13.
Skema dari laser pemompa 22
2.14. Skema laser He-Ne
23 3.1.
Laser head CO
2
26 3.2.
Kotak pengontrol 27
3.3. Rangkaian sumber tegangan
27 3.4.
Rangkaian vacuum pump pada kotak pengontrol 28
3.5. Sensor cahaya dan tabung gas campuran
29 3.6.
Power meter digital 30
3.7. Rangkaian laser CO
2
30 3.8.
Cahaya laser DPSS yang dipantulkan ke cermin 31
3.9. Power supply unit pada laser DPSS
32 3.10.
Beam profiler seperangkat CCD dan filter 33
3.11. Diagram blok pengukuran daya pada laser CO
2
36 3.12.
Diagram blok pengukuran daya pada laser DPSS 37
sebagai fungsi arus dengan penggunaan cermin 3.13.
Diagram blok pengukuran daya pada laser DPSS 38
sebagai fungsi arus tanpa penggunaan cermin 3.14.
Diagram blok pengamatan beam profiler sinar 39
laser 3.15.
Diagram blok pengamatan spektrum panjang 39
gelombang laser 3.16.
Flow chart proses penelitian 41
4.1. Grafik pengukuran daya laser CO
2
sebagai fungsi 44
arus Rabu, 1 Mei 2013 4.2.
Grafik pengukuran daya laser CO
2
sebagai fungsi 44
Universitas Sumatera Utara
Arus Kamis, 2 Mei 2013 4.3.
Grafik pengukuran daya laser DPSS sebagai fungsi 46 arus tanpa penggunaan cermin dan dengan
penggunaan cermin 4.4.
Bentuk 2 dimensi sinar laser DPSS pada jarak 51
32 cm 4.5.
Bentuk 3 dimensi sinar laser DPSS pada jarak 51
32 cm 4.6.
Bentuk 2 dimensi sinar laser He-Ne pada jarak 56
10 cm 4.7.
Bentuk 3 dimensi sinar laser He-Ne pada jarak 57
10 cm 4.8.
Spektrum laser DPSS 58
4.9. Spektrum laser He-Ne
59
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Dalam penelitian ini, dilakukan pengukuran daya dengan memvariasikan arus terhadap laser CO
2
dan laser DPSS, pengamatan beam profiler sinar laser DPSS dan laser He-Ne serta pengamatan spektrum panjang gelombang laser DPSS dan
laser He-Ne. Pada pengukuran daya dengan memvariasikan arus terhadap laser CO
2
dan laser DPSS, pengukuran dilaksanakan lebih dari satu kali agar dapat disimpulkan bagaimana kestabilan daya yang dihasilkan dari masing-masing
laser. Dari hasil pengukuran yang dilakukan, laser DPSS menghasilkan daya yang lebih stabil dibandingkan dengan laser CO
2
. Namun, laser CO
2
menghasilkan daya yang jauh lebih besar dibandingkan dengan laser DPSS.
Dalam penelitian ini juga mengamati beam profiler sinar laser DPSS dan laser He-Ne. Pengamatan ini menggunakan CCD sebagai sensor untuk merekam
gambar cahaya yang dipancarkan oleh laser yang kemudian ditransmisikan ke komputer dan diolah menggunakan software Laser Beam Analyzers untuk
menampilkan bentuk 2 dimensi dan 3 dimensi dari laser. Setelah dilakukan pengamatan, pada laser DPSS, jarak CCD ke sumber laser yang tepat untuk
menampilkan gambar yang bagus berada pada jarak 32 cm dengan diameter berkas laser sebesar 3,673 mm sedangkan untuk laser He-Ne berada pada jarak
10 cm dengan diameter berkas laser sebesar 4,451 mm. Pada penelitian ini juga dilakukan pengamatan spektrum panjang gelombang laser DPSS dan laser He-Ne
menggunakan spektrometer HR4000. Kata kunci : Laser CO
2
, Laser DPSS, Laser He-Ne, CCD
Universitas Sumatera Utara
MEASURING POWER OF LASER CO
2
AND LASER DPSS AND OBSERVATION THE BEAM PROFILER OF LASER BEAM DPSS AND
LASER BEAM He-Ne BY USING CCD
ABSTRACT
This research has done measuring the power by varying the current of laser CO
2
and laser DPSS, observation the beam profiler of laser beam DPSS and laser beam He-Ne and observation the spectrum wavelength of laser DPSS and laser He-Ne.
In this case of measuring the power by varying the current of laser CO
2
and laser DPSS, the measuring has done more than once in order to concluded how the stability of the power that produced by each of the laser. The result of this
measuring is laser DPSS produced the power more stable than the laser CO
2
but the laser CO
2
produced the power more bigger than the laser DPSS. In this research, the observation the beam profiler of laser beam DPSS and
laser beam He-Ne by using CCD which is the censor to record the figure of light emited by the laser and then transmitted to the computer and processed by using
software Laser Beam Analyzers to show the type of 2 dimension and 3 dimension of the laser. After that doing this observation, the conclusion are the distance of
the CCD form the laser DPSS is 32 cm and the diameter of the laser beam is 3,673 mm and the distance of the CCD from the laser He-Ne is 10 cm and the diameter
of the laser beam is 4,451 mm. In this research also made the observation of the spectrum wavelength of the laser by using spectrometer HR4000.
Keywords : Laser CO
2
, laser DPSS, Laser He-Ne, CCD
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ketergantungan masyarakat terhadap teknologi sudah tidak bisa dipungkiri lagi. Semakin berkembangnya zaman, semakin banyak alat-alat canggih yang
ditemukan. Masyarakat semakin lama semakin bergantung hidupnya terhadap aplikasi dari teknologi canggih ini. Masyarakat semakin haus untuk menemukan
sesuatu yang baru demi mempermudah kehidupannya. Sebagai contoh, salah satu penemuan yang semakin pesat perkembangannya adalah teknologi laser.
Pada abad ke 20 ini, bagi sebagian masyarakat berbagai macam aplikasi laser bukanlah hal yang awam untuk didengar. Hal ini dikarenakan sudah
banyaknya aplikasi dari teknologi laser yang ada. Semenjak laser diperkenalkan pada tahun 1960 oleh Theodore Maiman, perkembangan teknologi laser sangatlah
pesat dan dipergunakan secara meluas untuk mempermudah kehidupan manusia. Banyak aplikasi dari penggunaan laser yang telah ditemukan oleh para ilmuan
baik dalam bidang sains, teknologi informasi, optik, kedokteran, miltiter, optoelektronik bahkan industri.
Pemanfaatan sinar laser dalam kehidupan sehari-hari sudah sangat meluas, dari keperluan yang sangat sederhana sampai pada keperluan yang sangat rumit
sekalipun. Laser akan terus menjadi bidang yang luar biasa dikembangkan. Seiring perkembangan teknologi laser, sudah banyak ditemukan jenis laser
melalui keanekaragaman warna laser sesuai dengan panjang gelombang yang
Universitas Sumatera Utara
dihasilkan seperti yang begitu nyata kita lihat pada konser-konser band, tetapi itu hanyalah salah satu dari aplikasi laser.
Dalam bidang kedokteran dan kesehatan, sinar laser digunakan antara lain untuk mendiagnosis penyakit, pengobatan penyakit, dan perbaikan suatu cacat
serta pembedahan. Pada bidang industri, sinar laser bermanfaat untuk pengelasan, pemotongan lempeng baja, serta untuk pengeboran. Pada bidang astronomi, sinar
laser berdaya tinggi dapat digunakan untuk mengukur jarak bumi ke bulan dengan teliti. Dalam bidang fotografi, laser mampu menghasilkan bayangan tiga dimensi
dari suatu benda, disebut holografi. Dalam bidang elektronika, laser solid state berukuran kecil digunakan dalam sistem penyimpanan memori optik dalam
komputer. Dalam bidang komunikasi, laser berfungsi untuk memperkuat cahaya sehingga dapat menyalurkan suara dan sinyal gambar melalui serat optik.
Ada berbagai jenis laser menurut mediumnya. Medium laser bisa berupa padat, gas, cair atau semikonduktor. Laser biasanya ditentukan oleh jenis bahan
atau medium yang digunakan sebagai contoh solid-state laser menggunakan medium padat seperti laser ruby yang menggunakan medium ruby dan laser Nd-
YAG yang menggunakan medium neodymium: yttrium-aluminium garnet.
Contoh laser yang menggunakan medium gas yakni karbon dioksida CO
2
adalah laser CO
2
, laser nitrogen menggunakan medium gas nitrogen N
2
, laser helium neon He-Ne menggunakan medium gas campuran helium dan neon dan
lain sebagainya.
Laser memiliki karakteristik yang unik dan berbeda dengan sinar lainnya. Keunikan karakteristik sinar laser inilah yang membuat laser begitu spesial
dibandingkan sinar lainnya. Dari pancaran berkasnya laser dapat dibedakan menjadi laser kontinyu dan laser pulsa. Masing-masing laser mempunyai
karakteristik sendiri-sendiri sesuai dengan jenisnya. Setiap jenis laser mempunyai panjang gelombang, energi dan porfil berkas yang berbeda dimana masing-masing
memiliki kelebihan dan kekurangan dalam aplikasinya.
Universitas Sumatera Utara
Dalam penelitian ini, karena keterbatasan laser yang ada, laser yang digunakan adalah laser CO
2
, laser diode-pumped solid state laser DPSS dan laser He-Ne kontinyu untuk mempelajari karakteristiknya.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka penulis merumuskan masalah karakteristik laser yang dikhususkan pada laser CO
2
, laser diode-pumped solid state laser DPSS dan laser He-Ne kontinyu karena belum adanya pengetahuan
yang lebih spesifik atau mendalam tentang karakteristik laser CO
2
, laser DPSS dan laser He-Ne.
Berdasarkan rumusan masalah ini, maka penulis meneliti lebih lanjut karakterisasi laser CO
2
, laser DPSS dan laser He-Ne dengan penggunaan spektrometer HR4000 dan laser beam profiler untuk menampilkan spektrum
panjang gelombang dan bentuk profil berkas dari laser DPSS dan laser He-Ne. Selain itu digunakan juga power meter untuk pengukuran besar daya sebagai
variasi arus dari laser CO
2
dan laser DPSS. Parameter-parameter berkas laser yang akan diteliti mencakup diameterradius berkas dan distribusi intensitas spasial
profil berkas.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah: 1.
Laser yang digunakan adalah laser CO
2
, laser DPSS dan laser He-Ne kontinyu
2. Pengukuran besar daya laser CO
2
dan laser DPSS dengan memvariasikan arus
3. Menggunakan spektrometer HR4000 untuk menampilkan grafik tampilan
spektrum panjang gelombang dari laser DPSS dan laser He-Ne 4.
Menggunakan beam profiler untuk menampilkan hasil pencitraan berkas sinar laser DPSS dan He-Ne
Universitas Sumatera Utara
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun maksud dan tujuan penulis melakukan penelitian ini adalah : 1.
Mengukur daya dari laser CO
2
dan laser diode-pumped solid state laser DPSS serta mengamati beam profiler dari laser DPSS dan He-Ne yang
mencakup parameter-parameter berkas antara lain diameterradius berkas dan distribusi intensitas spasial profil berkas
2. Mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki laser CO
2
, laser DPSS dan laser He-Ne
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah : 1.
Meningkatkan pengetahuan terhadap teknologi laser 2.
Memberikan kontribusi yang baik dalam perkembangan ilmu pengetahuan khusunya dalam bidang laser optoelektronika
3. Mempermudah dalam pemahaman karakteristik dari laser CO
2
, laser DPSS dan laser He-Ne
4. Diharapkan bisa dipakai sebagai bahan acuan apabila ada kegiatan untuk
pengembangan aplikasi dari laser CO
2
, laser DPSS dan laser He-Ne
1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian diawali dengan study literatur yakni mencari materi dalam buku dan e- book tentang pengetahuan laser. Metode yang dilaksanakan pada penelitian ini
adalah metode eksperimen.
Universitas Sumatera Utara
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Dalam bab ini dibahas tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian,
metodologi penelitian serta sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dijelaskan tentang laser CO
2
, laser DPSS dan laser He-Ne dan teori pendukung yakni karakterisasi dasar sinar,
spektrum elektromagnetik, defenisi laser, karakteristik laser secara umum.
BAB III : METODE PENELITIAN
