Cahaya putih alami terdiri dari semua warna VIBGYOR spektrum cahaya tampak, yang merupakan pita lebar lebar dari banyak frekuensi berbeda. LED biasa memberikan keluaran cahaya yang sering kali terdiri dari satu warna, tetapi bahkan cahaya tersebut mengandung gelombang elektromagnetik, yang mencakup pita frekuensi yang cukup lebar. Sistem lensa yang memfokuskan cahaya memiliki panjang fokus tetap, tetapi panjang fokus yang dibutuhkan untuk memfokuskan berbagai panjang gelombang (warna) cahaya berbeda. Oleh karena itu, setiap warna akan fokus pada titik yang berbeda, menyebabkan 'penyimpangan berwarna'. Itu sinar dioda laser hanya berisi satu frekuensi. Oleh karena itu, ini dapat difokuskan bahkan dengan sistem lensa sederhana ke titik yang sangat kecil. Tidak ada penyimpangan berwarna karena hanya ada satu panjang gelombang, juga semua energi dari sumber cahaya terkonsentrasi menjadi titik cahaya yang sangat kecil. LASER adalah singkatan dari Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation.
Aberasi Kromatik
Konstruksi Dioda Laser
Gambar di atas menunjukkan konstruksi sederhana dari dioda laser, yang mirip dengan a light emitting diode (LED) . Ia menggunakan gallium arsenide yang diolah dengan elemen seperti selenium, aluminium, atau silikon untuk menghasilkan tipe P dan tipe N. bahan semikonduktor . Sementara dioda laser memiliki lapisan aktif tambahan galium arsenida yang tidak terlipat (intrinsik) memiliki ketebalan hanya beberapa nanometer, diapit di antara lapisan P dan N, secara efektif menciptakan a Dioda PIN (tipe P-Intrinsik-N) . Di lapisan inilah sinar laser dihasilkan.
Konstruksi Dioda Laser
Bagaimana Cara Kerja Dioda Laser?
Setiap atom menurut teori kuantum, dapat memperoleh energi hanya dalam tingkat energi diskrit tertentu. Biasanya, atom berada dalam keadaan energi terendah atau keadaan dasar. Ketika sumber energi diberikan kepada atom dalam keadaan dasar dapat tereksitasi untuk pergi ke salah satu tingkat yang lebih tinggi. Proses ini disebut absorpsi. Setelah berada pada level itu untuk durasi yang sangat singkat, atom kembali ke keadaan dasar awalnya, memancarkan foton dalam prosesnya, Proses ini disebut emisi spontan. Kedua proses ini, penyerapan dan emisi spontan, berlangsung di sumber cahaya konvensional.
Prinsip Kerja Laser
Dalam hal atom, masih dalam keadaan tereksitasi, dipukul oleh foton luar yang memiliki energi yang tepat yang diperlukan untuk emisi spontan, foton luar dinaikkan sebesar yang dilepaskan oleh atom tereksitasi, Selain itu, kedua foton dilepaskan dari keadaan tereksitasi yang sama dalam fase yang sama, Proses ini, disebut emisi terstimulasi, adalah fundamental untuk aksi laser (ditunjukkan pada gambar di atas). Dalam proses ini, kuncinya adalah foton memiliki panjang gelombang yang persis sama dengan cahaya yang akan dipancarkan.
Amplifikasi dan Pembalikan Populasi
Ketika kondisi yang menguntungkan diciptakan untuk emisi terstimulasi, semakin banyak atom dipaksa untuk memancarkan foton sehingga memulai reaksi berantai dan melepaskan sejumlah besar energi. Hal ini menghasilkan peningkatan cepat energi yang memancarkan satu panjang gelombang tertentu (cahaya monokromatik), bergerak secara koheren ke arah tertentu dan tetap. Proses ini disebut amplifikasi dengan emisi terstimulasi.
Jumlah atom di setiap level pada waktu tertentu disebut populasi level itu. Biasanya, ketika material tidak tereksitasi secara eksternal, populasi di level bawah atau keadaan dasar lebih besar dari populasi level atas. Ketika penduduk tingkat atas melebihi penduduk tingkat bawah, yang merupakan pembalikan dari hunian normal, proses tersebut disebut inversi populasi. Situasi ini penting untuk tindakan laser. Untuk emisi yang terstimulasi.
Tingkat energi atas atau keadaan stabil terpenuhi harus memiliki masa pakai yang lama, yaitu atom harus berhenti pada keadaan stabil terpenuhi untuk lebih banyak waktu daripada pada tingkat yang lebih rendah. Jadi, untuk aksi laser, mekanisme pemompaan (menggairahkan dengan sumber eksternal) harus dari semacam itu, untuk mempertahankan populasi atom yang lebih tinggi di tingkat energi atas dibandingkan dengan di tingkat yang lebih rendah.
Tingkat energi atas atau keadaan stabil terpenuhi harus memiliki masa pakai yang lama, yaitu atom harus berhenti pada keadaan stabil terpenuhi untuk lebih banyak waktu daripada pada tingkat yang lebih rendah. Jadi, untuk aksi laser, mekanisme pemompaan (menggairahkan dengan sumber eksternal) harus dari semacam itu, untuk mempertahankan 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, biasanya sekitar 10 kali lebih besar dari LED normal. Gambar di bawah ini membandingkan grafik keluaran cahaya dari LED normal dan dari dioda laser. Dalam sebuah LED, keluaran cahaya terus meningkat seiring dengan peningkatan arus dioda. Dalam dioda laser, bagaimanapun sinar laser tidak diproduksi sampai tingkat saat ini mencapai tingkat ambang ketika emisi yang dirangsang mulai terjadi. Arus ambang biasanya lebih dari 80% dari arus maksimum yang akan dilewati perangkat sebelum dihancurkan! Untuk alasan ini, arus yang melalui dioda laser harus diatur dengan hati-hati.
Perbandingan antara LED
Masalah lainnya adalah emisi foton sangat bergantung pada suhu, dioda sudah dioperasikan mendekati batasnya sehingga menjadi panas, oleh karena itu mengubah jumlah cahaya yang dipancarkan (foton) dan arus dioda. Pada saat dioda laser bekerja secara efisien, ia beroperasi di ambang bencana! Jika arus berkurang dan turun di bawah arus ambang, emisi terstimulasi berhenti sedikit terlalu banyak arus dan dioda hancur.
Karena lapisan aktif diisi dengan foton yang berosilasi, beberapa (biasanya sekitar 60%) cahaya lolos dalam sinar datar yang sempit dari tepi chip dioda. Seperti yang ditunjukkan gambar di bawah ini, beberapa cahaya sisa juga lolos di tepi yang berlawanan dan terbiasa aktifkan fotodioda , yang mengubah cahaya kembali menjadi arus listrik. Arus ini digunakan sebagai umpan balik ke rangkaian driver dioda otomatis, untuk mengukur aktivitas di dioda laser dan dengan demikian memastikan dengan mengontrol arus melalui dioda laser, bahwa arus dan keluaran cahaya tetap pada tingkat yang konstan dan aman.
Mengontrol Dioda Laser
Aplikasi Laser Diode
Modul Dioda Laser ideal untuk aplikasi seperti ilmu hayat, industri, atau instrumentasi ilmiah. Modul Dioda Laser tersedia dalam berbagai macam panjang gelombang, daya keluaran, atau bentuk berkas sinar.
Laser berdaya rendah digunakan dalam semakin banyak aplikasi yang sudah dikenal termasuk pemutar dan perekam CD dan DVD, pembaca kode batang, sistem keamanan, komunikasi optik, dan instrumen bedah
Aplikasi industri: Mengukir, memotong, mencoret, mengebor, mengelas, dll.
Aplikasi medis menghilangkan jaringan yang tidak diinginkan, diagnosis sel kanker menggunakan fluoresensi, pengobatan gigi. Secara umum, hasil menggunakan laser lebih baik daripada hasil menggunakan pisau bedah.
Dioda Laser yang digunakan untuk Telekomunikasi: Di bidang telekomunikasi dioda laser pita 1,3 μm dan 1,55 μm yang digunakan sebagai sumber cahaya utama untuk laser serat silika memiliki kehilangan transmisi yang lebih sedikit di pita. Dioda laser dengan pita berbeda digunakan untuk sumber pemompaan untuk amplifikasi optik atau untuk sambungan optik jarak pendek.
Jadi, ini semua tentang Konstruksi Dioda Laser dan kegunaannya. Jika Anda tertarik membangun proyek berbasis LED sendiri, maka Anda dapat mendekati kami dengan memposting pertanyaan Anda atau pemikiran inovatif di bagian komentar di bawah ini. Ini pertanyaan untuk Anda, Apa fungsi Dioda Laser?
