Instrumentasi dan Klasifikasi Laser (1)
BAB I
Pendahuluan
1.1.
Latar Belakang
Laser adalah singkatan dari bahasa Inggris: Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation, merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi
elektromagnetik yang bisa juga diartikan perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran
terangsang, 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.
Dewasa ini, setelah L.A.S.E.R. diperkenalkan kira-kira 39 tahun yang lalu (19772016), kata laser telah menjadi perbendaharaan kata sehari-hari hingga sekarang biasa
ditulis de ga laser saja. Peralatan yang menggunakan komponen laser dapat ditemukan
dimana-mana, seperti pembaca kode harga di kasir pasar swalayan, laser printer, c/dv-disc
player, pertunjukan laser dalam festival musik bahkan dalam dunia medis dan militer.
Sinar laser terbuat dari cahaya yang semuanya terdiri dari panjang gelombang yang
sama. Berkas cahaya dalam cahaya biasa mengalir ke arah yang berbeda. Sinar laser
bergerak dalam arah yang sama persis. Sinar laser tidak menyebar dan tidak melemah
Dimulai dengan sejarah singkatnya, pada awal perkembangan, orang tidak
menyebut dengan nama laser. Para ahli masa itu menyebutnya sebagai MASER (Microwave
Amplification by the Stimulated Emission of Radiation). Dan orang yang disebut-sebut
pertama kali mengungkapkan keberadaan maser adalah Albert Einstein antara tahun 1916 1917. Ilmuwan yang terkenal eksentrik ini juga yang pertama kali berpendapat bahwa
cahaya atau sinar bukan hanya terdiri dari gelombang elektromagnetik, tapi juga bermuatan
partikel dan energi. Dan dikenal lah apa yang disebut sebagai radiasi. Tapi maser dari Einsten
ini baru sebatas teori. Teknologi pada dekade kedua abad 20 belum mampu
mewujudkannya. Disamping itu, banyak ilmuwan yang menganggap teori dari Eisntein itu
sebagai teori yang kontroversial.
Pada tahun-tahun berikutnya, terlebih pada perang dunia kedua, maser lebih banyak
digunakan untuk kepentingan militer, yaitu untuk pengembangan radar. Hingga akhirnya
Charles H. Townes, James Gordon, dan Herbert Zeiger, berhasil membuat maser dengan
menggunakan gas Amoniak. Dan inilah maser yang pertama kali dibuat orang. Keberhasilan
itu dipublikasikan pada tahun 1954. Itu merupakan maser dengan satu tingkat energi.
Selanjutnya ide emisi dua tingkat untuk mempertahankan inversi pada maser telah
dikembangkan oleh dua orang ilmuwan Sovyet, Nikolai Basov dan Alexander Prokhorov.
Karena sumbangannya yang sangat penting ini dalam pengembangan maser, Charles H.
1
Townes, Nikolai Basov, dan Alexander Prokhorov berbagi hadiah Nobel bidang Fisika pada
tahun 1964.
Charles H. Townes memang orang yang berperan penting dalam dunia maser.
Sebelumnya dia bersama Arthur Schawlow telah meneliti kemungkinan pembuatan maser
optik (yang kemudian berkembang menjadi laser) dan sinar infra merah. Rincian penelitian
itu diterbitkan pada bulan Desember 1958. Namun mereka berdua masih menemui kesulitan
dan pembuatan laser (maser optik). Hingga akhirnya sebelum memasuki tahun 1960
Theodore Maiman bisa mewujudkan kerja sinar laser. Maiman menggunakan silinder batu
Ruby untuk memicu timbulnya laser hingga laser buatannya dikenal sebagai Ruby Laser. Tapi
Ruby Laser hanya mampu bekerja pada energi tingkat ketiga. Setelah memasuki tahun 1960,
Peter Sorokin dan Mirek Stevenson mulai mengembangkan laser tingkat keempat yang
pertama. Tapi itu pun masih sebatas teori dan tujuan untuk merealisasikannya masih belum
tercapai. Namun sejak saat itu lah era laser dimulai.
Sekilas bahwa Theodore Maiman dianggap sebagai orang yang pertama kali berhasil
membuat laser (bukan maser). Tapi sebenarnya ada orang lain yang telah mendahuluinya
yaitu Gordon Gould. Pada tahun 1958, Gordon Gould kabarnya telah berhasil membuat
maser optik (laser) bahkan dia juga yang dianggap sebagai orang yang pertama kali
menggunakan istilah Laser (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation). Tapi
Gordon gagal mendaftarkan paten laser-nya pada tahun 1959. Hingga pada tahun 1977
Gordon memenangkan paten tersebut. Butuh waktu 8 tahun untuk mendapatkan
pengakuan itu.
Pada masa yang hampir bersamaan juga beberapa ilmuwan lain berhasil membuat
laser dengan menggunakan bahan yang berbeda. Misalnya Ali Javan, William Bennet dan
Donald Herriot yang membuat laser dengan media gas helium dan neon pada tahun 1960
dan keberhasilannya baru dipublikasikan pada tahun 1961. Kumar N. Patel membuat laser
dengan perantaraan karbondioksida, nitrogen, dan helium pada tahun 1964. Dan pada tahun
yang sama juga (1964), Earl Bell membuat laser dengan bantuan helium dan merkuri. Para
ilmuwan ini dianggap pembuat untuk laser gas karena bahan-bahan yang mereka gunakan
untuk membuat laser pada umumnya berupa zat gas.
Perkembangan yang cukup penting terjadi pada tahun 1962 ketika seorang ilmuwan
yang bekerja pada perusahaan General Electric, Robert Hall, menemukan laser
semikonduktor berukuran mini dengan biaya murah. Biasanya mesin atau peralatan
pemroduksi sinar laser berukuran besar. Laser buatan Rober Hall inilah yang hingga kini
digunakan pada perangkat vcd dan dvd player, printer laser, pembaca kode bar, drive pada
CPU, sistem komunikasi yang menggunakan serat optik, dan sebagainya.
Sebuah penemuan yang revolusioner dibuat pada tahun 1970 ketika Charles Kao dan
George Hockham berhasil membuat apa yang sekarang disebut serat optik (fiberglass).
Mereka berdua memang tidak membuat laser, tapi penemuannya sangat penting dalam
penggunaan aplikasi laser. Dan seperti kita tahu, serat optik banyak digunakan dalam bidang
2
komunikasi. Bidang inilah yang memang dianggap sebagai pengguna terbesar aplikasi laser.
Laser dan serat optik memang dua penemuan yang sangat saling mendukung.
Dalam makalah ini akan dibahas mengenai jenis-jenis laser yang telah
dikembangkan.
1.2.
Rumusan Masalah
1. Apa saja jenis-jenis laser yang digunakan untuk penelitian pengembangan ilmu dan
teknologi?
2. Bagaimana istrumentasi, prinsip dasar, serta manfaat dari jenis-jenis laser yang
dikembangkan?
1.3.
Tujuan Penulisan
1. Mengetahui jenis-jenis laser yang telah digunakan dan dikembangkan untuk sains
dan teknologi.
2. Mengetahui instrumentasi, prinsip, serta manfaat dari jenis-jenis laser yang
dikembangkan.
3
BAB II
Pembahasan
2.1.
Klasifikasi Jenis Laser
Pengkasifikasian jenis laser dapat dilihat dari beberapa sisi, baik dari material atau
medium penguat yang digunakan, potensi kerusakan organ biologis, fungsi, maupun tujuan
penggunaanya. Dalam makalah ini akan lebih dibahas pengklasifikasian berdasarkan
berdasarkan jenis medium penguatnya yaitu, material aktif yang digunakan.
2.1.1. Laser Zat Padat
Laser zat padat adalah laser yang bahan aktifnya memiliki impuritas ion-ion pada
material host dielektriknya (dalam hal ini berbentuk kristal atau gelas). Ion-ion yang terletak
di dalam elemen transisi, khususnya tanah jarang (rare earth, RE) atau ion-ion logam transisi
yang sering digunakan sebagai impuritas aktif. Untuk Solid-state laser, Material yang umum
digunakan untuk kristal induk (host) adalah golongan oksida seperti Al2O3, atau flourida
x`seperti YLiF4 (YLF). Impuritas bahan aktif adalah bahan RE yang memiliki struktur
elektronik 4fN5s25p65d06s2. Pada solid-state laser material telah dikuatkan terdistribusi
dalam matriks padat (seperti ruby atau neodymium: yttrium-aluminium garnet laser yag).
Laser neodymium-yag memancarkan cahaya inframerah pada 1.064 nanometer (nm).
Berikut adalah konfigurasi electron dari beberapa elemen tanah jarang (RE) dan
logam transisi yang sering digunakan sebagai material aktif laser.
a. Laser Rubi
4
Laser rubi terbuat dari Kristal alam Al2O3 (corundum), jika material Al2O3 tidak
dicampur dengan material lain, maka akan membentuk kristal tak berwarna atau
disebut safir. Material aktif kristal ditumbuhkan dengan campuran antara Al2O3 dan
Cr2O3 (0,05% berat), memberikan warna pink. Pancaran gelombang =
,
dan 692,9 nm.
5
Cara laser rubi bekerja ialah sebagai berikut.
Keadaan tidak lasing
Cahaya yang mengenai
menyebabkan eksitasi atom
kristal
rubi
Beberapa atom mengemisi cahaya (foton)
Beberapa foton bergerak sejajar dengan
sumbu Kristal rubi dan dipantulkan oleh
cermin, sehingga menstimulasi emisi oleh
atom lain.
6
Foton yang sefasa, monokromatis akan
keluar dari cermin menghasilkan cahaya
laser.
b.
Laser Neodymium
Sebagai material host digunakan kristal Y3Al5O12 (Yttrium Aluminium Garnet,
YAG), material lain yang banyak digunakan sebagai host adalah fluoride YLiF 4),
vanadate (YVO4), posfat dan gelas silika. Laser Nd:YAG dapat beroperasi kontinu
dan pulsa, dipompa oleh lampu atau laser semikonduktor AlGaAs.
c. Laser YAG lainnya
Ada beberapa laser dimana YAG digunakan sebagai material aktif,l aser didoping
oleh ion-ion lain, seperti ion Yb, Er, Tm & Ho. Laser Yb:YAG berosilasi pada panjang
gelombang 1030 nm. Disamping laser YAG ada beberapa campuran doping, seperti
Yb dan Er yang didoping pada material host dari gelas.
7
d. Laser Titanium Safir
Laser titanium safir (Ti:Al2O3) merupakan jenis laser zat padat tunable (panjang
gelombang yang dipancarkan dapat diubah). Laser ini dapat dioperasikan pada
rentang pita ya g le ar Δ ≈
, sehi gga e erika le ar-pita (bandwidth)
yang paling besar. Material Ti:Safir dibuat dengan mendoping kristal Al2O3 dengan
Ti2O3 (konsentrasi 0,1 – 0,5 % berat), sehingga beberapa ion Ti3+ menggantikan
kedudukan ion-ion Al3+. Dapat dibuat dalam bentuk kontinu (cw) atau pulsa.
e. Laser Cr:LiSAF dan Cr:LiCAF
Laser Cr:LiSAF (Cr3+:LiSrAlF6) dan laser Cr:LiCAF (Cr3+:LiCaAlF6) merupakan jenis
laser zat-padat tunable, kedua material ini menawarkan rentang tuning yang lebar,
dipompa/dibangkitkan dengan lampu flash atau laser dioda. Laser Cr:LiSAF
digunakan memiliki panjang gelombang sekitar 850 nm dan lebar garis (linewidth)
gain yang besar sehingga membuat material digunakan sebagai pembangkit pulsa
femtodetik.
2.1.2. Laser Dye
Laser Dye adalah jenis laser yang
menggunakan medium aktif, terdiri dari
larutan dye organik dalam pelarut cair,
seperti etil, metil-alkohol, gliserol dan air.
Dye organik merupakan molekul poliatomik
mengandung rantai ikatan konjugasi ganda
yang panjang [contoh (-CH=)n)]. Dye organic
umumnya memiliki pita absorpsi dan
fluoresensi yang lebar tanpa adanya fitur
yang tajam; pita fluoresensi umumnya
bergeser ke panjang gelombang yang lebih
Organics Dye
panjang daripada pita absorpsi (Stokes-shift),
sehingga memungkinkan dye organik ini digunakan untuk tunable laser.
Umumnya, laser dye termasuk ke dalam salah satu golongan berikut:
1. Dye polymethine, osilasi laser pada daerah merah dan inframerah (0,7 – ,
,
se agai o toh , diethylthiatri ar o ya i e iodide erosilasi pada pa jang
gelo a g pu ak, p=
.
2. Dye xanthene, beroperasi pada panjang gelombang cahaya tampak, sebagai contoh
dye rhoda i e G de ga p =
.
3. Dye coumarine, dimana ia berosilasi pada daerah hijau-biru (400 – 500 nm), sebagai
contoh coumarine 2 berosilasi pada daerah iru p =
.
Parameter optik dan spektroskopi dari media laser Dye
8
Laser Dye memiliki kemampuan tunable panjang gelombang dan mencakup spektral yang
lebar.
2.1.3. Laser Semi-konduktor
Laser semi-konduktor atau kadang-kadang disebut dioda laser, laser yg tidak solid-state.
Perangkat elektronik yg menggunakan ini umumnya sangat kecil dan menggunakan daya
yang rendah. Mereka dapat dibangun menjadi array yang lebih besar, seperti sumber
penulisan dalam beberapa printer laser atau CD player. Laser semi-konduktor menggunakan
material semikonduktor direct-gap, silikon dan germanium tidak dapat digunakan. Mayoritas
bahan merupakan kombinasi antara golongan IIIA pada tabel periodik (Al, Ga, In) dan
golongan IVA (N, P, As, SB), sehingga membentuk senyawa III-IV, seperti GaAs, InGaAsP,
AlGaAs. Laser ini memiliki panjang gelombang sekitar 630 nm – 1600 nm. Laser InDaN dapat
memancarkan cahaya pada panjang gelombang biru (~400 nm). Kombinasi golongan II-VI
(CdSe, ZnS) memancarkan panjang gelombang daerah hijau-biru.
Prinsip Kerja
• Beberapa elektron tereksitasi dari pita valensi ke
pita konduksi akibat mekanisme pumping. Setelah
waktu tertentu (~ 1 ps), elektron-elektron pada pita
konduksi akan turun ke tingkatan energi paling
bawah di pita konduksi.
• Beberapa elektron di tingkatan energi paling atas
pada pita valensi turun ke tingkatan energi yang lebih
rendah, sehingga meninggalkan lubang pada pita
valensi (b)
• Emisi cahaya terjadi jika suatu elektron pada pita
9
konduksi meluruh ke pita valensi & berekombinasi
dengan suatu lubang (hole). Pada kondisi tertentu,
dapat terjadi emisi terstimulasi dari proses
rekombinasi sehingga menghasilkan lasing.
• Energi yang dipancarkan
Aplikasi Laser Semikonduktor
•
•
•
•
•
Laser AlGaAs berdaya rendah (5 – 20 Watt) : CD player dan printer; berdaya tinggi :
pumping laser zatpadat.
Laser InGaAsP/InP memiliki panjang gelombang 1310 nm dan 1550 nm : komunikasi
optik.
Laser InGaAs/GaAs memiliki panjang gelombang emisi sekitar 900 – 1100 nm :
pumping Er-doped fiber amplifier dan laser Yb:Er:gelas dan Yb:YAG, inerkoneksi optik,
komunikasi optik dan pemrosesan sinyal optik.
Laser InGaP/InGaAlP mengemisi radiasi pada spektrum merah : pengganti laser He:Ne
untuk scanner barcode.
Laser dioda nitrida III-V seperti In0,2GaN/In0,05Ga0,95N multiple quantum well (MQW)
menghasilkan emisi pada daerah biru (417 nm): berpotensi untuk highdensity CD.
2.1.4. Laser Gas
Laser gas umumnya terbuat dari gas netral dimana atom-atomnya dapat berupa gas
atau bentuk uap. Laser gas netral umumnya terbuat dari gas mulia, yang dapat berosilasi
pada panjang gelombang 1 –
. Laser yang terbuat dari uap logam seperti Pb, Cu, Au,
Ca, Sr dan Mn berosilasi pada daerah hijau (510 nm) dan kuning (578,2) nm.
a. Laser Gas Netral : Laser Helium-Neon
Lasing diperoleh dari transisi atom neon,
dimana helium ditambahkan ke dalam campuran
gas untuk memfasilitasi proses pumping. Laser
ini dapat berosilasi pada beberapa panjang
gelo a g; ya g pali g populer adalah =
nm (merah). Panjang gelombang lain adalah hijau
(543 nm), inframerah (1150 nm dan 3390 nm).
Laser He:Ne yang berosilasi pada =
merupakan laser gas kontinu (cw) pertama yang
dibuat.
LASER He-Ne
10
Tingkatan-tingkatan He, 23S dan 21S hampir resonan dengan keadaan 4s dan 5s atom
Ne, atom-atom He memberikan pumping yang sangat efisien pada atom 4s dan 5s atom
Ne melalui transfer energi resonan. Aksi lasing terjadi pada peluruhan dari keadaan 5s
ke 4p (3390 nm), 5s ke 3p (543 nm dan 632,8 nm) dan transisi dari 4s ke 3p (1152 nm).
Daya output tidak meningkat secara monoton dengan arus discharge, tetapi mencapai
maksimum dan kemudian berkurang.
b. Laser Uap Tembaga
Laser terjadi pada transisi dari 2P3/2→ D5/2 dengan memancarkan panjang
gelombang hijau (510 nm), dan transisi dari 2P1/2→ D3/2 dengan panjang gelombang
kuning (578 nm).
2.1.5. Laser Ion
Atom-atom terionisasi dapat dijadikan sebagai medium aktif laser. Secara umum dibagai
kedalam dua katagori :
1) Laser ion gas: gas-gas mulia, seperti Ar+ (515,5 nm dan 488 nm), dan laser Kr+ (647,1
nm),
2) Laser uap ion-metal, yang menggunakan beberapa logam (Sn, Pb, Zn, Cd dan Se),
dimana jenis laser ini adalah He:Cd dan He:Se.
a. Laser Argon
Eksitasi ion Ar menghasilkan ion-ion di keadaan 4p oleh tiga proses yang
berbeda :
a. Eksitasi langsung dari ground state Ar+ ke tingkatan 4p
b. Eksitasi ke tingkatan yang lebih tinggi diikuti oleh peluruhan radiatif ke
tingkatan 4p
c. Eksitasi ke tingkatan metastable diikuti oleh tumbukan ketiga menghasilkan
eksitasi ke keadaan 4p.
b. Laser He:Cd
Lasing terjadi karena peluruhan dari 2D3/2→ P1/2 (325 nm, ultraviolet) dan
transisi 2D5/2→ 2P3/2 (416 nm, biru). Biasa digunakan dalam printer laser,
holografi, cell cytometry, dan analisis fluoresensi spesimen biologi.
11
2.2. Aplikasi Laser
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.
Umumnya laser beroperasi dalam spektrum tampak pada frekuensi sekitar 1014 Hertz15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro. Pada awalnya peralatan
penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat
berfungsi pada suhu sangat rendah. Sinar laser yang dihasilkan belum terpancar lurus. Pada
kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan
atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada
banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.
Peragaan peralatan Laser Helium-Neon di Laboratorium Kastler-Brossel dari Universitas
Pierre and Marie Curie. Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya
keluarannya yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun laser
dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran,
masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat
mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap.
Berikut adalah fungsi laser berdasarkan kekuatannya.
Kekuatan
1-5 mW
5 mW
5–10 mW
100 mW
250 mW
400 mW
1W
1–20 W
30–100 W
100–3000 W
5 kW
100 kW
Kegunaan/Fungsinya
Laser penunjuk
Perangkat CD-ROM
DVD Player atau perangkat DVD-ROM
Kecepatan tinggi pembakaran citra CD-RW
Pemakai pembakaran DVD-R 16x
Membakar kotak perhiasan dengan Diska di dalamnya selama 4 detik
dan
percetakan DVD piringan ganda 24x.
Laser hijau digunakan di dalam piringan Holographic Versatile Disc
(HVD)
Tidak dijual umum, tetapi ada dan digunakan untuk mesin kecil
Pembedahan CO2
Pembedahan CO2 dan laser ini digunakan untuk pemotongan di pabrik
Daya pengeluarannya mencapai 1 Cm/bar
Digunakan dalam bidang persenjataan dan didistribusikan oleh
Northrop Grumman
Dalam kehidupan sehari-hari, laser digunakan pada berbagai bidang. Dalam
penggunaannya, energi laser yang terpancar tiap satuan waktu dinyatakan dengan orde dari
beberapa mili-watt (Laser yand digunakan dalam system audio laser disk) sampai dengan
beberapa mega-watt (Laser yang digunakan untuk senjata). Besarnya energi laser yang
12
dipilih bergantung pada penggunaannya. Pemanfaatan sinar laser misalnya pada bidang
kedokteran, pelayanan (jasa), industri, astronomi, fotografi, elektronika, dan komunikasi.
Dalam bidang kedokteran dan kesehatan, sinar laser digunakan antara lain untuk
mendiagnosis penyakit, pengobatan penyakit, dan perbaikan suatu cacat serta penbedahan.
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 Bulan dengan teliti.
Dala bidang fotografi, laser mampu menghasilkan bayangan tiga dimensi dari suatu
benda, disebut holografi.
Dalam bidang elektronika, laser solid state berukuran kecil digunakan dalam system
penyimpanan memori optik dalam computer.
Dalam bidang komunikasi, laser berfungsi untuk memperkuat cahaya sehingga dapat
menyalurkan suara dan sinyal gambar melalui serat optik.
Berdasarkan potensi kerusakan yang bisa diakibatkan oleh laser, LASER diklasifikasikan
kedalam 4-kelas berdasarkan pada potensi kerusakan organ biologi.
Class I
: Tidak berbahaya.
Class I-A
: Laser ini tidak boleh langsung mengenai mata (scanner di
supermarket). Batas atas dayanya 4.0 mW.
Class II
: Laser cahaya tampak berdaya rendah. Daya maksimum 1 mW.
Class IIIA
: Laser berdaya sedang (cw: 1-5 mW), yang hanya berbahaya jika
mengenai mata secara langsung. (contoh : laser pointer).
Class IIIB
: Laser berdaya sedang.
Class IV
: Laser berdaya tinggi (cw: 500 mW, pulsed: 10 J/cm2). Berbahaya
jika dilihat dari berbagai kondisi (langsung atau yang terhambur) dan
berpotensi menyebabkan kebakaranatau membakar kulit. Laser ini
memerlukan penanganan khusus.
13
BAB III
Penutup
3.1.
Kesimpulan
Laser, singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,
merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, yang bisa
juga diartikan perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang.
Komponen yang diperhatikan dalam kerja laser ditinjau dari sisi elektronika
dan sisi optika pada tingkatan atomik. Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan
foton dalam pancaran koheren. Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan
suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari
frekuensi yang sama, beda fase yang konstan dan polarisasinya. Selanjutnya untuk
menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol
kemurnian, ukuran, dan bentuknya.
Dilihat dari material aktif penyusunnya, jenis laser yang dikembangkan untuk
pengembangan penelitian dalam sains dan teknologi diantaranya ialah laser zat padat (solidstate laser), laser-cair (dye laser), laser semi-konduktor, dan laser ion (atau yang lebih
spesifik dikenal dengan excimer laser: exited and dimer).
3.2.
Saran
Pada bagian akhir dalam makalah ini, di jelaskan bahwa dalam kehidupan seharihari, laser digunakan pada berbagai bidang. Dalam penggunaannya, energi laser yang
terpancar tiap satuan waktu dinyatakan dengan orde dari beberapa mW(Laser yand
digunakan dalam system audio laser disk) sampai dengan beberapa MW(Laser yang
digunakan untuk senjata). Besarnya energi laser yang dipilih bergantung pada
penggunaannya. Pemanfaatan sinar laser misalnya pada bidang kedokteran, pelayanan
(jasa), industri, astronomi, fotografi, elektronika, dan komunikasi.
Baiklah kita memperhatikan bagian ini, dan berusaha untuk menggunakan teknologi
yang telah ada dengan sebaik-baiknya, serta mau mengambil andil guna perkembangan
penelitan dan riset yang ada di Indonesia.
14
Daftar Pustaka
Charles H. Townes (2003). "The first laser". Di Laura Garwin and Tim Lincoln. A
Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World.
University of Chicago Press. pp. 107–12.
Conceptual physics, Paul Hewitt, 2002
Fundamentals of Optics, 4th ed., chap.29-30, Jenkins-White, Mc. Graw-Hill, 1981
Pikatan, S. 1991. LASER. Surabaya: UBAYA.
The Story of the LASER, J.M. Carroll, FP Dutton & Co, Inc., 1970
Wikipedia.org/id/laser
15
Pendahuluan
1.1.
Latar Belakang
Laser adalah singkatan dari bahasa Inggris: Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation, merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi
elektromagnetik yang bisa juga diartikan perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran
terangsang, 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.
Dewasa ini, setelah L.A.S.E.R. diperkenalkan kira-kira 39 tahun yang lalu (19772016), kata laser telah menjadi perbendaharaan kata sehari-hari hingga sekarang biasa
ditulis de ga laser saja. Peralatan yang menggunakan komponen laser dapat ditemukan
dimana-mana, seperti pembaca kode harga di kasir pasar swalayan, laser printer, c/dv-disc
player, pertunjukan laser dalam festival musik bahkan dalam dunia medis dan militer.
Sinar laser terbuat dari cahaya yang semuanya terdiri dari panjang gelombang yang
sama. Berkas cahaya dalam cahaya biasa mengalir ke arah yang berbeda. Sinar laser
bergerak dalam arah yang sama persis. Sinar laser tidak menyebar dan tidak melemah
Dimulai dengan sejarah singkatnya, pada awal perkembangan, orang tidak
menyebut dengan nama laser. Para ahli masa itu menyebutnya sebagai MASER (Microwave
Amplification by the Stimulated Emission of Radiation). Dan orang yang disebut-sebut
pertama kali mengungkapkan keberadaan maser adalah Albert Einstein antara tahun 1916 1917. Ilmuwan yang terkenal eksentrik ini juga yang pertama kali berpendapat bahwa
cahaya atau sinar bukan hanya terdiri dari gelombang elektromagnetik, tapi juga bermuatan
partikel dan energi. Dan dikenal lah apa yang disebut sebagai radiasi. Tapi maser dari Einsten
ini baru sebatas teori. Teknologi pada dekade kedua abad 20 belum mampu
mewujudkannya. Disamping itu, banyak ilmuwan yang menganggap teori dari Eisntein itu
sebagai teori yang kontroversial.
Pada tahun-tahun berikutnya, terlebih pada perang dunia kedua, maser lebih banyak
digunakan untuk kepentingan militer, yaitu untuk pengembangan radar. Hingga akhirnya
Charles H. Townes, James Gordon, dan Herbert Zeiger, berhasil membuat maser dengan
menggunakan gas Amoniak. Dan inilah maser yang pertama kali dibuat orang. Keberhasilan
itu dipublikasikan pada tahun 1954. Itu merupakan maser dengan satu tingkat energi.
Selanjutnya ide emisi dua tingkat untuk mempertahankan inversi pada maser telah
dikembangkan oleh dua orang ilmuwan Sovyet, Nikolai Basov dan Alexander Prokhorov.
Karena sumbangannya yang sangat penting ini dalam pengembangan maser, Charles H.
1
Townes, Nikolai Basov, dan Alexander Prokhorov berbagi hadiah Nobel bidang Fisika pada
tahun 1964.
Charles H. Townes memang orang yang berperan penting dalam dunia maser.
Sebelumnya dia bersama Arthur Schawlow telah meneliti kemungkinan pembuatan maser
optik (yang kemudian berkembang menjadi laser) dan sinar infra merah. Rincian penelitian
itu diterbitkan pada bulan Desember 1958. Namun mereka berdua masih menemui kesulitan
dan pembuatan laser (maser optik). Hingga akhirnya sebelum memasuki tahun 1960
Theodore Maiman bisa mewujudkan kerja sinar laser. Maiman menggunakan silinder batu
Ruby untuk memicu timbulnya laser hingga laser buatannya dikenal sebagai Ruby Laser. Tapi
Ruby Laser hanya mampu bekerja pada energi tingkat ketiga. Setelah memasuki tahun 1960,
Peter Sorokin dan Mirek Stevenson mulai mengembangkan laser tingkat keempat yang
pertama. Tapi itu pun masih sebatas teori dan tujuan untuk merealisasikannya masih belum
tercapai. Namun sejak saat itu lah era laser dimulai.
Sekilas bahwa Theodore Maiman dianggap sebagai orang yang pertama kali berhasil
membuat laser (bukan maser). Tapi sebenarnya ada orang lain yang telah mendahuluinya
yaitu Gordon Gould. Pada tahun 1958, Gordon Gould kabarnya telah berhasil membuat
maser optik (laser) bahkan dia juga yang dianggap sebagai orang yang pertama kali
menggunakan istilah Laser (Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation). Tapi
Gordon gagal mendaftarkan paten laser-nya pada tahun 1959. Hingga pada tahun 1977
Gordon memenangkan paten tersebut. Butuh waktu 8 tahun untuk mendapatkan
pengakuan itu.
Pada masa yang hampir bersamaan juga beberapa ilmuwan lain berhasil membuat
laser dengan menggunakan bahan yang berbeda. Misalnya Ali Javan, William Bennet dan
Donald Herriot yang membuat laser dengan media gas helium dan neon pada tahun 1960
dan keberhasilannya baru dipublikasikan pada tahun 1961. Kumar N. Patel membuat laser
dengan perantaraan karbondioksida, nitrogen, dan helium pada tahun 1964. Dan pada tahun
yang sama juga (1964), Earl Bell membuat laser dengan bantuan helium dan merkuri. Para
ilmuwan ini dianggap pembuat untuk laser gas karena bahan-bahan yang mereka gunakan
untuk membuat laser pada umumnya berupa zat gas.
Perkembangan yang cukup penting terjadi pada tahun 1962 ketika seorang ilmuwan
yang bekerja pada perusahaan General Electric, Robert Hall, menemukan laser
semikonduktor berukuran mini dengan biaya murah. Biasanya mesin atau peralatan
pemroduksi sinar laser berukuran besar. Laser buatan Rober Hall inilah yang hingga kini
digunakan pada perangkat vcd dan dvd player, printer laser, pembaca kode bar, drive pada
CPU, sistem komunikasi yang menggunakan serat optik, dan sebagainya.
Sebuah penemuan yang revolusioner dibuat pada tahun 1970 ketika Charles Kao dan
George Hockham berhasil membuat apa yang sekarang disebut serat optik (fiberglass).
Mereka berdua memang tidak membuat laser, tapi penemuannya sangat penting dalam
penggunaan aplikasi laser. Dan seperti kita tahu, serat optik banyak digunakan dalam bidang
2
komunikasi. Bidang inilah yang memang dianggap sebagai pengguna terbesar aplikasi laser.
Laser dan serat optik memang dua penemuan yang sangat saling mendukung.
Dalam makalah ini akan dibahas mengenai jenis-jenis laser yang telah
dikembangkan.
1.2.
Rumusan Masalah
1. Apa saja jenis-jenis laser yang digunakan untuk penelitian pengembangan ilmu dan
teknologi?
2. Bagaimana istrumentasi, prinsip dasar, serta manfaat dari jenis-jenis laser yang
dikembangkan?
1.3.
Tujuan Penulisan
1. Mengetahui jenis-jenis laser yang telah digunakan dan dikembangkan untuk sains
dan teknologi.
2. Mengetahui instrumentasi, prinsip, serta manfaat dari jenis-jenis laser yang
dikembangkan.
3
BAB II
Pembahasan
2.1.
Klasifikasi Jenis Laser
Pengkasifikasian jenis laser dapat dilihat dari beberapa sisi, baik dari material atau
medium penguat yang digunakan, potensi kerusakan organ biologis, fungsi, maupun tujuan
penggunaanya. Dalam makalah ini akan lebih dibahas pengklasifikasian berdasarkan
berdasarkan jenis medium penguatnya yaitu, material aktif yang digunakan.
2.1.1. Laser Zat Padat
Laser zat padat adalah laser yang bahan aktifnya memiliki impuritas ion-ion pada
material host dielektriknya (dalam hal ini berbentuk kristal atau gelas). Ion-ion yang terletak
di dalam elemen transisi, khususnya tanah jarang (rare earth, RE) atau ion-ion logam transisi
yang sering digunakan sebagai impuritas aktif. Untuk Solid-state laser, Material yang umum
digunakan untuk kristal induk (host) adalah golongan oksida seperti Al2O3, atau flourida
x`seperti YLiF4 (YLF). Impuritas bahan aktif adalah bahan RE yang memiliki struktur
elektronik 4fN5s25p65d06s2. Pada solid-state laser material telah dikuatkan terdistribusi
dalam matriks padat (seperti ruby atau neodymium: yttrium-aluminium garnet laser yag).
Laser neodymium-yag memancarkan cahaya inframerah pada 1.064 nanometer (nm).
Berikut adalah konfigurasi electron dari beberapa elemen tanah jarang (RE) dan
logam transisi yang sering digunakan sebagai material aktif laser.
a. Laser Rubi
4
Laser rubi terbuat dari Kristal alam Al2O3 (corundum), jika material Al2O3 tidak
dicampur dengan material lain, maka akan membentuk kristal tak berwarna atau
disebut safir. Material aktif kristal ditumbuhkan dengan campuran antara Al2O3 dan
Cr2O3 (0,05% berat), memberikan warna pink. Pancaran gelombang =
,
dan 692,9 nm.
5
Cara laser rubi bekerja ialah sebagai berikut.
Keadaan tidak lasing
Cahaya yang mengenai
menyebabkan eksitasi atom
kristal
rubi
Beberapa atom mengemisi cahaya (foton)
Beberapa foton bergerak sejajar dengan
sumbu Kristal rubi dan dipantulkan oleh
cermin, sehingga menstimulasi emisi oleh
atom lain.
6
Foton yang sefasa, monokromatis akan
keluar dari cermin menghasilkan cahaya
laser.
b.
Laser Neodymium
Sebagai material host digunakan kristal Y3Al5O12 (Yttrium Aluminium Garnet,
YAG), material lain yang banyak digunakan sebagai host adalah fluoride YLiF 4),
vanadate (YVO4), posfat dan gelas silika. Laser Nd:YAG dapat beroperasi kontinu
dan pulsa, dipompa oleh lampu atau laser semikonduktor AlGaAs.
c. Laser YAG lainnya
Ada beberapa laser dimana YAG digunakan sebagai material aktif,l aser didoping
oleh ion-ion lain, seperti ion Yb, Er, Tm & Ho. Laser Yb:YAG berosilasi pada panjang
gelombang 1030 nm. Disamping laser YAG ada beberapa campuran doping, seperti
Yb dan Er yang didoping pada material host dari gelas.
7
d. Laser Titanium Safir
Laser titanium safir (Ti:Al2O3) merupakan jenis laser zat padat tunable (panjang
gelombang yang dipancarkan dapat diubah). Laser ini dapat dioperasikan pada
rentang pita ya g le ar Δ ≈
, sehi gga e erika le ar-pita (bandwidth)
yang paling besar. Material Ti:Safir dibuat dengan mendoping kristal Al2O3 dengan
Ti2O3 (konsentrasi 0,1 – 0,5 % berat), sehingga beberapa ion Ti3+ menggantikan
kedudukan ion-ion Al3+. Dapat dibuat dalam bentuk kontinu (cw) atau pulsa.
e. Laser Cr:LiSAF dan Cr:LiCAF
Laser Cr:LiSAF (Cr3+:LiSrAlF6) dan laser Cr:LiCAF (Cr3+:LiCaAlF6) merupakan jenis
laser zat-padat tunable, kedua material ini menawarkan rentang tuning yang lebar,
dipompa/dibangkitkan dengan lampu flash atau laser dioda. Laser Cr:LiSAF
digunakan memiliki panjang gelombang sekitar 850 nm dan lebar garis (linewidth)
gain yang besar sehingga membuat material digunakan sebagai pembangkit pulsa
femtodetik.
2.1.2. Laser Dye
Laser Dye adalah jenis laser yang
menggunakan medium aktif, terdiri dari
larutan dye organik dalam pelarut cair,
seperti etil, metil-alkohol, gliserol dan air.
Dye organik merupakan molekul poliatomik
mengandung rantai ikatan konjugasi ganda
yang panjang [contoh (-CH=)n)]. Dye organic
umumnya memiliki pita absorpsi dan
fluoresensi yang lebar tanpa adanya fitur
yang tajam; pita fluoresensi umumnya
bergeser ke panjang gelombang yang lebih
Organics Dye
panjang daripada pita absorpsi (Stokes-shift),
sehingga memungkinkan dye organik ini digunakan untuk tunable laser.
Umumnya, laser dye termasuk ke dalam salah satu golongan berikut:
1. Dye polymethine, osilasi laser pada daerah merah dan inframerah (0,7 – ,
,
se agai o toh , diethylthiatri ar o ya i e iodide erosilasi pada pa jang
gelo a g pu ak, p=
.
2. Dye xanthene, beroperasi pada panjang gelombang cahaya tampak, sebagai contoh
dye rhoda i e G de ga p =
.
3. Dye coumarine, dimana ia berosilasi pada daerah hijau-biru (400 – 500 nm), sebagai
contoh coumarine 2 berosilasi pada daerah iru p =
.
Parameter optik dan spektroskopi dari media laser Dye
8
Laser Dye memiliki kemampuan tunable panjang gelombang dan mencakup spektral yang
lebar.
2.1.3. Laser Semi-konduktor
Laser semi-konduktor atau kadang-kadang disebut dioda laser, laser yg tidak solid-state.
Perangkat elektronik yg menggunakan ini umumnya sangat kecil dan menggunakan daya
yang rendah. Mereka dapat dibangun menjadi array yang lebih besar, seperti sumber
penulisan dalam beberapa printer laser atau CD player. Laser semi-konduktor menggunakan
material semikonduktor direct-gap, silikon dan germanium tidak dapat digunakan. Mayoritas
bahan merupakan kombinasi antara golongan IIIA pada tabel periodik (Al, Ga, In) dan
golongan IVA (N, P, As, SB), sehingga membentuk senyawa III-IV, seperti GaAs, InGaAsP,
AlGaAs. Laser ini memiliki panjang gelombang sekitar 630 nm – 1600 nm. Laser InDaN dapat
memancarkan cahaya pada panjang gelombang biru (~400 nm). Kombinasi golongan II-VI
(CdSe, ZnS) memancarkan panjang gelombang daerah hijau-biru.
Prinsip Kerja
• Beberapa elektron tereksitasi dari pita valensi ke
pita konduksi akibat mekanisme pumping. Setelah
waktu tertentu (~ 1 ps), elektron-elektron pada pita
konduksi akan turun ke tingkatan energi paling
bawah di pita konduksi.
• Beberapa elektron di tingkatan energi paling atas
pada pita valensi turun ke tingkatan energi yang lebih
rendah, sehingga meninggalkan lubang pada pita
valensi (b)
• Emisi cahaya terjadi jika suatu elektron pada pita
9
konduksi meluruh ke pita valensi & berekombinasi
dengan suatu lubang (hole). Pada kondisi tertentu,
dapat terjadi emisi terstimulasi dari proses
rekombinasi sehingga menghasilkan lasing.
• Energi yang dipancarkan
Aplikasi Laser Semikonduktor
•
•
•
•
•
Laser AlGaAs berdaya rendah (5 – 20 Watt) : CD player dan printer; berdaya tinggi :
pumping laser zatpadat.
Laser InGaAsP/InP memiliki panjang gelombang 1310 nm dan 1550 nm : komunikasi
optik.
Laser InGaAs/GaAs memiliki panjang gelombang emisi sekitar 900 – 1100 nm :
pumping Er-doped fiber amplifier dan laser Yb:Er:gelas dan Yb:YAG, inerkoneksi optik,
komunikasi optik dan pemrosesan sinyal optik.
Laser InGaP/InGaAlP mengemisi radiasi pada spektrum merah : pengganti laser He:Ne
untuk scanner barcode.
Laser dioda nitrida III-V seperti In0,2GaN/In0,05Ga0,95N multiple quantum well (MQW)
menghasilkan emisi pada daerah biru (417 nm): berpotensi untuk highdensity CD.
2.1.4. Laser Gas
Laser gas umumnya terbuat dari gas netral dimana atom-atomnya dapat berupa gas
atau bentuk uap. Laser gas netral umumnya terbuat dari gas mulia, yang dapat berosilasi
pada panjang gelombang 1 –
. Laser yang terbuat dari uap logam seperti Pb, Cu, Au,
Ca, Sr dan Mn berosilasi pada daerah hijau (510 nm) dan kuning (578,2) nm.
a. Laser Gas Netral : Laser Helium-Neon
Lasing diperoleh dari transisi atom neon,
dimana helium ditambahkan ke dalam campuran
gas untuk memfasilitasi proses pumping. Laser
ini dapat berosilasi pada beberapa panjang
gelo a g; ya g pali g populer adalah =
nm (merah). Panjang gelombang lain adalah hijau
(543 nm), inframerah (1150 nm dan 3390 nm).
Laser He:Ne yang berosilasi pada =
merupakan laser gas kontinu (cw) pertama yang
dibuat.
LASER He-Ne
10
Tingkatan-tingkatan He, 23S dan 21S hampir resonan dengan keadaan 4s dan 5s atom
Ne, atom-atom He memberikan pumping yang sangat efisien pada atom 4s dan 5s atom
Ne melalui transfer energi resonan. Aksi lasing terjadi pada peluruhan dari keadaan 5s
ke 4p (3390 nm), 5s ke 3p (543 nm dan 632,8 nm) dan transisi dari 4s ke 3p (1152 nm).
Daya output tidak meningkat secara monoton dengan arus discharge, tetapi mencapai
maksimum dan kemudian berkurang.
b. Laser Uap Tembaga
Laser terjadi pada transisi dari 2P3/2→ D5/2 dengan memancarkan panjang
gelombang hijau (510 nm), dan transisi dari 2P1/2→ D3/2 dengan panjang gelombang
kuning (578 nm).
2.1.5. Laser Ion
Atom-atom terionisasi dapat dijadikan sebagai medium aktif laser. Secara umum dibagai
kedalam dua katagori :
1) Laser ion gas: gas-gas mulia, seperti Ar+ (515,5 nm dan 488 nm), dan laser Kr+ (647,1
nm),
2) Laser uap ion-metal, yang menggunakan beberapa logam (Sn, Pb, Zn, Cd dan Se),
dimana jenis laser ini adalah He:Cd dan He:Se.
a. Laser Argon
Eksitasi ion Ar menghasilkan ion-ion di keadaan 4p oleh tiga proses yang
berbeda :
a. Eksitasi langsung dari ground state Ar+ ke tingkatan 4p
b. Eksitasi ke tingkatan yang lebih tinggi diikuti oleh peluruhan radiatif ke
tingkatan 4p
c. Eksitasi ke tingkatan metastable diikuti oleh tumbukan ketiga menghasilkan
eksitasi ke keadaan 4p.
b. Laser He:Cd
Lasing terjadi karena peluruhan dari 2D3/2→ P1/2 (325 nm, ultraviolet) dan
transisi 2D5/2→ 2P3/2 (416 nm, biru). Biasa digunakan dalam printer laser,
holografi, cell cytometry, dan analisis fluoresensi spesimen biologi.
11
2.2. Aplikasi Laser
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.
Umumnya laser beroperasi dalam spektrum tampak pada frekuensi sekitar 1014 Hertz15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro. Pada awalnya peralatan
penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat
berfungsi pada suhu sangat rendah. Sinar laser yang dihasilkan belum terpancar lurus. Pada
kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan
atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada
banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.
Peragaan peralatan Laser Helium-Neon di Laboratorium Kastler-Brossel dari Universitas
Pierre and Marie Curie. Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya
keluarannya yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun laser
dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran,
masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat
mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap.
Berikut adalah fungsi laser berdasarkan kekuatannya.
Kekuatan
1-5 mW
5 mW
5–10 mW
100 mW
250 mW
400 mW
1W
1–20 W
30–100 W
100–3000 W
5 kW
100 kW
Kegunaan/Fungsinya
Laser penunjuk
Perangkat CD-ROM
DVD Player atau perangkat DVD-ROM
Kecepatan tinggi pembakaran citra CD-RW
Pemakai pembakaran DVD-R 16x
Membakar kotak perhiasan dengan Diska di dalamnya selama 4 detik
dan
percetakan DVD piringan ganda 24x.
Laser hijau digunakan di dalam piringan Holographic Versatile Disc
(HVD)
Tidak dijual umum, tetapi ada dan digunakan untuk mesin kecil
Pembedahan CO2
Pembedahan CO2 dan laser ini digunakan untuk pemotongan di pabrik
Daya pengeluarannya mencapai 1 Cm/bar
Digunakan dalam bidang persenjataan dan didistribusikan oleh
Northrop Grumman
Dalam kehidupan sehari-hari, laser digunakan pada berbagai bidang. Dalam
penggunaannya, energi laser yang terpancar tiap satuan waktu dinyatakan dengan orde dari
beberapa mili-watt (Laser yand digunakan dalam system audio laser disk) sampai dengan
beberapa mega-watt (Laser yang digunakan untuk senjata). Besarnya energi laser yang
12
dipilih bergantung pada penggunaannya. Pemanfaatan sinar laser misalnya pada bidang
kedokteran, pelayanan (jasa), industri, astronomi, fotografi, elektronika, dan komunikasi.
Dalam bidang kedokteran dan kesehatan, sinar laser digunakan antara lain untuk
mendiagnosis penyakit, pengobatan penyakit, dan perbaikan suatu cacat serta penbedahan.
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 Bulan dengan teliti.
Dala bidang fotografi, laser mampu menghasilkan bayangan tiga dimensi dari suatu
benda, disebut holografi.
Dalam bidang elektronika, laser solid state berukuran kecil digunakan dalam system
penyimpanan memori optik dalam computer.
Dalam bidang komunikasi, laser berfungsi untuk memperkuat cahaya sehingga dapat
menyalurkan suara dan sinyal gambar melalui serat optik.
Berdasarkan potensi kerusakan yang bisa diakibatkan oleh laser, LASER diklasifikasikan
kedalam 4-kelas berdasarkan pada potensi kerusakan organ biologi.
Class I
: Tidak berbahaya.
Class I-A
: Laser ini tidak boleh langsung mengenai mata (scanner di
supermarket). Batas atas dayanya 4.0 mW.
Class II
: Laser cahaya tampak berdaya rendah. Daya maksimum 1 mW.
Class IIIA
: Laser berdaya sedang (cw: 1-5 mW), yang hanya berbahaya jika
mengenai mata secara langsung. (contoh : laser pointer).
Class IIIB
: Laser berdaya sedang.
Class IV
: Laser berdaya tinggi (cw: 500 mW, pulsed: 10 J/cm2). Berbahaya
jika dilihat dari berbagai kondisi (langsung atau yang terhambur) dan
berpotensi menyebabkan kebakaranatau membakar kulit. Laser ini
memerlukan penanganan khusus.
13
BAB III
Penutup
3.1.
Kesimpulan
Laser, singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,
merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, yang bisa
juga diartikan perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang.
Komponen yang diperhatikan dalam kerja laser ditinjau dari sisi elektronika
dan sisi optika pada tingkatan atomik. Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan
foton dalam pancaran koheren. Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan
suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari
frekuensi yang sama, beda fase yang konstan dan polarisasinya. Selanjutnya untuk
menghasilkan sebuah cahaya yang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol
kemurnian, ukuran, dan bentuknya.
Dilihat dari material aktif penyusunnya, jenis laser yang dikembangkan untuk
pengembangan penelitian dalam sains dan teknologi diantaranya ialah laser zat padat (solidstate laser), laser-cair (dye laser), laser semi-konduktor, dan laser ion (atau yang lebih
spesifik dikenal dengan excimer laser: exited and dimer).
3.2.
Saran
Pada bagian akhir dalam makalah ini, di jelaskan bahwa dalam kehidupan seharihari, laser digunakan pada berbagai bidang. Dalam penggunaannya, energi laser yang
terpancar tiap satuan waktu dinyatakan dengan orde dari beberapa mW(Laser yand
digunakan dalam system audio laser disk) sampai dengan beberapa MW(Laser yang
digunakan untuk senjata). Besarnya energi laser yang dipilih bergantung pada
penggunaannya. Pemanfaatan sinar laser misalnya pada bidang kedokteran, pelayanan
(jasa), industri, astronomi, fotografi, elektronika, dan komunikasi.
Baiklah kita memperhatikan bagian ini, dan berusaha untuk menggunakan teknologi
yang telah ada dengan sebaik-baiknya, serta mau mengambil andil guna perkembangan
penelitan dan riset yang ada di Indonesia.
14
Daftar Pustaka
Charles H. Townes (2003). "The first laser". Di Laura Garwin and Tim Lincoln. A
Century of Nature: Twenty-One Discoveries that Changed Science and the World.
University of Chicago Press. pp. 107–12.
Conceptual physics, Paul Hewitt, 2002
Fundamentals of Optics, 4th ed., chap.29-30, Jenkins-White, Mc. Graw-Hill, 1981
Pikatan, S. 1991. LASER. Surabaya: UBAYA.
The Story of the LASER, J.M. Carroll, FP Dutton & Co, Inc., 1970
Wikipedia.org/id/laser
15