Apa Itu Laser? Prinsip Pembangkitan Laser

Laser adalah salah satu penemuan penting umat manusia, yang dikenal sebagai "cahaya paling terang". Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melihat berbagai aplikasi laser, seperti perawatan kecantikan laser, pengelasan laser, pembunuh nyamuk laser, dan sebagainya. Hari ini, mari kita pahami secara detail tentang laser dan prinsip-prinsip di balik pembangkitannya.

Apa itu laser?

Laser adalah sumber cahaya yang menggunakan laser untuk menghasilkan berkas cahaya khusus. Laser menghasilkan cahaya laser dengan memasukkan energi dari sumber cahaya atau sumber daya eksternal ke dalam material melalui proses radiasi terstimulasi.

Laser adalah perangkat optik yang terdiri dari medium aktif (seperti gas, padat, atau cair) yang dapat memperkuat cahaya dan reflektor optik. Medium aktif dalam laser biasanya berupa material yang dipilih dan diproses, dan karakteristiknya menentukan panjang gelombang keluaran laser.

Cahaya yang dihasilkan oleh laser memiliki beberapa karakteristik unik:

Pertama, laser adalah cahaya monokromatik dengan frekuensi dan panjang gelombang yang sangat ketat, yang dapat memenuhi beberapa kebutuhan optik khusus.

Kedua, laser adalah cahaya koheren, dan fase gelombang cahaya sangat konsisten, yang dapat mempertahankan intensitas cahaya yang relatif stabil dalam jarak jauh.

Ketiga, laser adalah cahaya yang sangat terarah dengan berkas yang sangat sempit dan pemfokusan yang sangat baik, yang dapat digunakan untuk mencapai resolusi spasial yang tinggi.

Laser adalah sumber cahaya.

Prinsip pembangkitan laser

Pembentukan laser melibatkan tiga proses fisik dasar: radiasi terstimulasi, emisi spontan, dan penyerapan terstimulasi.

Sradiasi terstimulasi

Radiasi terstimulasi adalah kunci pembangkitan laser. Ketika sebuah elektron pada tingkat energi tinggi tereksitasi oleh foton lain, ia memancarkan foton dengan energi, frekuensi, fase, keadaan polarisasi, dan arah perambatan yang sama ke arah foton tersebut. Proses ini disebut radiasi terstimulasi. Dengan kata lain, sebuah foton dapat "mengkloning" foton identik melalui proses radiasi terstimulasi, sehingga menghasilkan amplifikasi cahaya.

Semisi pontan

Ketika elektron suatu atom, ion, atau molekul bertransisi dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah, ia melepaskan foton dengan sejumlah energi tertentu, yang disebut emisi spontan. Emisi foton tersebut bersifat acak, dan tidak ada koherensi antara foton yang dipancarkan, yang berarti fase, keadaan polarisasi, dan arah perambatannya semuanya acak.

Spenyerapan terstimulasi

Ketika sebuah elektron pada tingkat energi rendah menyerap foton dengan perbedaan tingkat energi yang sama dengan miliknya sendiri, elektron tersebut dapat tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Proses ini disebut absorpsi terstimulasi.

Dalam laser, rongga resonansi yang terdiri dari dua cermin paralel biasanya digunakan untuk meningkatkan proses radiasi terstimulasi. Satu cermin adalah cermin refleksi total, dan cermin lainnya adalah cermin refleksi parsial, yang memungkinkan sebagian laser untuk melewatinya.

Foton dalam medium laser memantul bolak-balik antara dua cermin, dan setiap pantulan menghasilkan lebih banyak foton melalui proses radiasi terstimulasi, sehingga mencapai amplifikasi cahaya. Ketika intensitas cahaya meningkat hingga tingkat tertentu, laser dihasilkan melalui cermin semi-reflektif.