Apa Itu Laser? Prinsip Generasi 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 laser kecantikan, laser las, laser pembunuh nyamuk, dan lain sebagainya. Hari ini, mari kita memahami secara mendetail tentang laser dan prinsip di balik pembuatannya.

Apa itu laser?

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

Laser adalah perangkat optik yang terdiri dari media aktif (seperti gas, padat, atau cair) yang dapat memperkuat cahaya dan reflektor optik. Media aktif dalam laser biasanya berupa bahan 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 yang koheren, dan fase gelombang cahayanya sangat konsisten, sehingga dapat mempertahankan intensitas cahaya yang relatif stabil dalam jarak jauh.

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

Laser adalah sumber cahaya

Prinsip pembangkitan laser

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

Sradiasi tertimulasi

Radiasi yang terstimulasi adalah kunci pembangkitan laser. Ketika sebuah elektron pada tingkat energi tinggi dieksitasi oleh foton lain, ia memancarkan foton dengan energi, frekuensi, fase, keadaan polarisasi, dan arah rambat yang sama searah dengan foton tersebut. Proses ini disebut radiasi terstimulasi. Artinya, foton dapat “mengkloning” foton identik melalui proses radiasi terstimulasi, sehingga mencapai 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 rambatnya semuanya acak.

Spenyerapan tertimulasi

Ketika sebuah elektron pada tingkat energi rendah menyerap foton yang perbedaan tingkat energinya sama, ia dapat tereksitasi ke tingkat energi yang tinggi. Proses ini disebut penyerapan terstimulasi.

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

Foton dalam media laser memantulkan bolak-balik antara dua cermin, dan setiap refleksi menghasilkan lebih banyak foton melalui proses radiasi terstimulasi, sehingga mencapai amplifikasi cahaya. Ketika intensitas cahaya meningkat sampai batas tertentu, laser dihasilkan melalui cermin semi pemantul.