Prinsip Kerja Dioda Laser - Fungsi Dan Aplikasinya

Cahaya putih alami berisikan semua warna (VIBGYOR) dari spektrum cahaya tampak, yang merupakan board lebar pita dari banyak sekali frekuensi. LED biasa menampilkan output cahaya yang umumnya berisikan satu warna, tapi bahkan cahaya itu mengandung gelombang elektromagnetik, yang meliputi pita frekuensi yang cukup lebar.

Sistem lensa yang memfokuskan cahaya memiliki panjang fokus tetap, tapi panjang fokus yang diperlukan untuk memfokuskan banyak sekali panjang gelombang (warna) cahaya berbeda. Oleh alasannya merupakan itu, setiap warna akan fokus pada titik yang berbeda, membuat penyimpangan berwarna 'chromatic aberration'.

Lampu dioda laser cuma mengandung satu frekuensi. Oleh alasannya merupakan itu, sanggup difokuskan bahkan oleh tata cara lensa sederhana ke titik yang sungguh kecil. Tidak ada penyimpangan warna alasannya merupakan cuma ada satu panjang gelombang, juga semua energi dari sumber cahaya terfokus menjadi titik cahaya yang sungguh kecil. LASER merupakan abreviasi untuk Amplifikasi Cahaya dari Stimulasi Emisi Radiasi.

Konstruksi Dioda Laser

Gambar di atas menampilkan konstruksi disederhanakan dari dioda laser, yang menyerupai dengan dioda pemancar cahaya (LED). Menggunakan gallium arsenide didoping dengan unsur-unsur menyerupai selenium, aluminium, atau silikon untuk menciptakan tipe P dan tipe N materi semikonduktor.

Sementara dioda laser memiliki lapisan aktif perhiasan dari galium arsenide (intrinsik) gallium yang memiliki ketebalan cuma beberapa nanometer, diapit antara lapisan P dan N, secara efektif bikin dioda PIN (P-tipe tipe-Intrinsik tipe-N). Di dalam lapisan inilah sinar laser dihasilkan.

Bagaimana Prinsip Kerja Dioda Laser?

Setiap atom menurut teori kuantum, cuma sanggup memberi energi dalam tingkat energi diskrit tertentu. Biasanya, atom berada dalam kondisi energi paling rendah atau kondisi dasar. Ketika sumber energi yang diberikan terhadap atom-atom dalam kondisi dasar sanggup bergairah untuk pergi ke salah satu tingkat yang lebih tinggi. Proses ini disebut penyerapan.

Setelah tetap pada level itu untuk durasi yang sungguh singkat, atom kembali ke kondisi dasar awalnya, memancarkan foton dalam proses, Proses ini disebut emisi spontan. Dua proses ini, peresapan dan emisi spontan, berjalan di sumber cahaya konvensional.

Dalam hal atom, masih dalam kondisi tereksitasi, dihantam oleh foton luar yang memiliki sempurna energi yang diharapkan untuk emisi spontan, foton luar meningkat dengan yang diberikan oleh atom tereksitasi, Selain itu, kedua foton dilepaskan dari kondisi tereksitasi yang serupa dalam fase yang sama,

Proses ini, yang disebut emisi terstimulasi, merupakan dasar untuk fungsi dioda laser (ditunjukkan pada gambar di atas). Dalam proses ini, kuncinya merupakan foton yang memiliki panjang gelombang persis sama dengan cahaya yang mau dipancarkan.

Amplifikasi dan Inversi Populasi

Ketika kondisi yang menguntungkan diciptakan untuk emisi terstimulasi, makin banyak atom dipaksa untuk memancarkan foton sehingga mengawali reaksi berantai dan melepaskan sejumlah besar energi.

Ini menciptakan kenaikan energi memancarkan satu panjang gelombang tertentu (cahaya monokromatik), berjalan secara koheren dalam arah tertentu yang tetap. Proses ini disebut amplifikasi oleh stimulasi emisi.

Jumlah atom di tingkat mana pun pada waktu tertentu disebut populasi tingkat itu. Biasanya, di saat material tidak tereksitasi secara eksternal, populasi dari tingkat bawah atau kondisi dasar lebih besar dari pada tingkat atas.

Ketika populasi tingkat atas melampaui tingkat yang lebih rendah, yang merupakan pembalikan dari residensial normal, proses ini disebut inversi populasi. Situasi ini sungguh penting untuk langkah-langkah laser. Untuk setiap emisi yang terstimulasi.

Adalah perlu bahwa tingkat energi atas atau berjumpa dengan kondisi stabil mesti memiliki masa hidup yang panjang, yaitu, atom mesti berhenti pada kondisi stabil berjumpa untuk lebih banyak waktu dibandingkan dengan pada tingkat yang lebih rendah.

Jadi, untuk agresi laser, prosedur pemompaan (menggairahkan dengan sumber eksternal) mesti berasal dari semacam itu, untuk menjaga populasi atom yang lebih tinggi di tingkat energi atas dibandingkan dengan di tingkat yang lebih rendah.

Mengontrol Dioda Laser

Dioda laser dioperasikan pada arus yang jauh lebih tinggi, umumnya sekitar 10 kali lebih besar dari dioda LED normal. Gambar di bawah ini membandingkan grafik output cahaya dari LED wajar dan dioda laser. Dalam dioda LED, output cahaya meningkat dengan mantap seiring dengan meningkatnya arus dioda.

Dalam dioda laser, bagaimanapun, sinar laser tidak dibuat hingga level arus meraih level ambang di saat emisi yang distimulasi mulai terjadi. Arus ambang umumnya lebih dari 80% dari arus maksimum yang mau dilewati perangkat sebelum dihancurkan! Untuk argumentasi ini, arus lewat dioda laser mesti dikontrol dengan hati-hati.

Masalah lain merupakan bahwa emisi foton sungguh tergantung pada suhu, dioda sudah dioperasikan mendekati batasnya sehingga menjadi panas, sehingga merubah jumlah cahaya yang dipancarkan (foton) dan arus dioda.

Pada dikala dioda laser melakukan pekerjaan dengan efisien, ia beroperasi di ambang kerusakan! Jika arus menyusut dan jatuh di bawah ambang batas, emisi yang distimulasi berhenti; cuma terlampau banyak arus dan dioda rusak.

Ketika lapisan aktif diisi dengan foton berosilasi, sebagian (biasanya sekitar 60%) dari cahaya lolos dalam sinar datar yang sempit dari tepi chip dioda. Seperti ditunjukkan di gambar bawah, beberapa cahaya residu juga lolos di tepi yang bertentangan dan digunakan untuk mengaktifkan Photodioda, yang merubah cahaya kembali menjadi arus listrik.

Arus ini digunakan selaku umpan balik ke rangkaian driver dioda otomatis, untuk mengukur acara dalam dioda laser dan jadinya tetapkan dengan menertibkan arus lewat dioda laser, sehingga arus dan keluaran cahaya tetap pada tingkat yang konstan dan aman.

Aplikasi Dioda Laser

Modul Dioda Laser ideal untuk aplikasi menyerupai sains kehidupan, industri, atau instrumentasi ilmiah. Modul Dioda Laser tersedia dalam banyak sekali macam panjang gelombang, daya output, atau bentuk balok.

Laser berdaya rendah digunakan dalam makin banyak aplikasi yang sudah dipahami tergolong pemutar dan perekam CD dan DVD, pembaca isyarat batang, tata cara keamanan, komunikasi optik dan instrumen bedah

Aplikasi industri: Ukiran, memotong, memotong, mengebor, mengelas, dll.
Aplikasi medis: menetralisir jaringan yang tidak diinginkan, diagnostik sel kanker menggunakan fluoresensi, pengobatan gigi. Secara umum, hasil menggunakan laser lebih baik dibandingkan dengan hasil menggunakan pisau bedah.

Dioda Laser yang digunakan untuk Telekomunikasi: Di bidang telekomunikasi 1.3 μm dan dioda laser pita 1.55 μm yang digunakan selaku sumber cahaya utama untuk laser serat silika memiliki lebih minim kehilangan transmisi di pita. Dioda laser dengan pita berlawanan digunakan untuk sumber pemompaan untuk amplifikasi optik atau untuk tautan optik jarak pendek.

Jadi, ini semua wacana Prinsip Kerja Dioa Laser dan Fungsi dioda laser dan Aplikasinya. Saya harap dengan membaca postingan ini Anda sudah menemukan beberapa wawasan dasar wacana Prinsip Kerja Dioa Laser dan Fungsi dioda laser dan Aplikasinya.