Laser nuduhake proses lan instrumen kanggo ngasilake sinar cahya kolimat, monokromatik, lan koheren liwat amplifikasi radiasi sing distimulasi lan umpan balik sing dibutuhake. Sejatine, generasi laser mbutuhake telung unsur: "resonator," "medium gain," lan "sumber pompa."
A. Prinsip
Kahanan gerakan atom bisa dipérang dadi tingkat energi sing béda-béda, lan nalika atom transisi saka tingkat energi dhuwur menyang tingkat energi sing cendhèk, atom kasebut ngeculake foton kanthi energi sing cocog (sing diarani radiasi spontan). Kajaba iku, nalika foton tiba ing sistem tingkat energi lan diserep dening sistem kasebut, bakal nyebabake atom transisi saka tingkat energi cendhèk menyang tingkat energi sing dhuwur (sing diarani penyerapan sing tereksitasi); Banjur, sawetara atom sing transisi menyang tingkat energi sing luwih dhuwur bakal transisi menyang tingkat energi sing luwih murah lan ngetokake foton (sing diarani radiasi sing dirangsang). Gerakan kasebut ora kedadeyan kanthi kapisah, nanging asring kanthi paralel. Nalika kita nggawe kahanan, kayata nggunakake medium sing cocog, resonator, medan listrik eksternal sing cukup, radiasi sing dirangsang dikuatake supaya luwih saka penyerapan sing dirangsang, mula umume, bakal ana foton sing dipancarake, sing nyebabake cahya laser.
B. Klasifikasi
Miturut medium sing ngasilake laser, laser bisa dipérang dadi laser cair, laser gas, lan laser padat. Saiki laser semikonduktor sing paling umum yaiku jinis laser solid-state.
C. Komposisi
Umume laser kasusun saka telung bagean: sistem eksitasi, bahan laser, lan resonator optik. Sistem eksitasi yaiku piranti sing ngasilake energi cahya, listrik, utawa kimia. Saiki, sarana insentif utama sing digunakake yaiku cahya, listrik, utawa reaksi kimia. Zat laser yaiku zat sing bisa ngasilake cahya laser, kayata rubi, kaca berilium, gas neon, semikonduktor, pewarna organik, lan liya-liyane. Perané kontrol resonansi optik yaiku kanggo nambah padhange laser output, nyetel lan milih dawa gelombang lan arah laser.
D. Aplikasi
Laser digunakake sacara wiyar, utamane komunikasi serat, laser ranging, laser cutting, senjata laser, laser disc lan liya-liyane.
E. Sajarah
Ing taun 1958, ilmuwan Amerika Xiaoluo lan Townes nemokake fenomena magis: nalika dheweke masang cahya sing dipancarake dening bohlam lampu internal ing kristal tanah langka, molekul kristal kasebut bakal ngetokake cahya sing padhang lan tansah bebarengan. Miturut fenomena iki, dheweke ngusulake "prinsip laser", yaiku, nalika zat kasebut dieksitasi dening energi sing padha karo frekuensi osilasi alami molekul-molekul kasebut, bakal ngasilake cahya sing kuwat iki sing ora nyimpang - laser. Dheweke nemokake makalah penting kanggo iki.
Sawisé publikasi asil riset Sciolo lan Townes, para ilmuwan saka macem-macem negara ngusulake macem-macem skema eksperimen, nanging ora kasil. Tanggal 15 Mei 1960, Mayman, ilmuwan ing Laboratorium Hughes ing California, ngumumake yen dheweke wis entuk laser kanthi dawa gelombang 0,6943 mikron, sing minangka laser pertama sing tau dipikolehi dening manungsa, lan Mayman dadi ilmuwan pertama ing donya sing ngenalake laser menyang lapangan praktis.
Ing tanggal 7 Juli 1960, Mayman ngumumake lairé laser pisanan ing donya, skema Mayman yaiku nggunakaké tabung kilat intensitas dhuwur kanggo ngrangsang atom kromium ing kristal ruby, saéngga ngasilaké kolom cahya abang tipis sing pekat banget, nalika dipecat ing titik tartamtu, bisa tekan suhu sing luwih dhuwur tinimbang permukaan srengéngé.
Ilmuwan Soviet H.Γ Basov nemokaké laser semikonduktor ing taun 1960. Struktur laser semikonduktor biasane kasusun saka lapisan P, lapisan N, lan lapisan aktif sing mbentuk heterojunction ganda. Ciri-cirine yaiku: ukuran cilik, efisiensi kopling dhuwur, kecepatan respon cepet, dawa gelombang lan ukuran cocog karo ukuran serat optik, bisa dimodulasi langsung, koherensi apik.
Enem, sawetara arah aplikasi utama laser
F. Komunikasi laser
Nggunakake cahya kanggo ngirim informasi iku wis umum banget saiki. Contone, kapal nggunakake lampu kanggo komunikasi, lan lampu lalu lintas nggunakake abang, kuning, lan ijo. Nanging kabeh cara ngirim informasi iki nggunakake cahya biasa mung bisa diwatesi ing jarak sing cendhak. Yen sampeyan pengin ngirim informasi langsung menyang papan sing adoh liwat cahya, sampeyan ora bisa nggunakake cahya biasa, nanging mung nggunakake laser.
Dadi kepiye carane ngirim laser? Kita ngerti yen listrik bisa digawa liwat kabel tembaga, nanging cahya ora bisa digawa liwat kabel logam biasa. Kanggo tujuan iki, para ilmuwan wis ngembangake filamen sing bisa ngirim cahya, sing diarani serat optik, sing diarani serat. Serat optik digawe saka bahan kaca khusus, diametere luwih tipis tinimbang rambut manungsa, biasane 50 nganti 150 mikron, lan alus banget.
Nyatane, inti njero serat kasebut minangka indeks bias dhuwur saka kaca optik transparan, lan lapisan njaba digawe saka kaca utawa plastik indeks bias rendah. Struktur kaya ngono, ing sisih siji, bisa nggawe cahya dibiaskan ing sadawane inti njero, kaya banyu sing mili maju ing pipa banyu, listrik sing ditularake maju ing kawat, sanajan ewonan belokan lan puteran ora ana pengaruhe. Ing sisih liya, lapisan indeks bias rendah bisa nyegah cahya bocor metu, kaya pipa banyu sing ora meresap lan lapisan insulasi kawat ora ngeterake listrik.
Anane serat optik bisa ngatasi cara transmisi cahya, nanging ora ateges nganggo serat optik, cahya apa wae bisa ditularake menyang papan sing adoh banget. Mung padhange dhuwur, warna murni, laser arah sing apik, minangka sumber cahya sing paling ideal kanggo ngirim informasi, input saka salah siji ujung serat, meh ora ana kerugian lan output saka ujung liyane. Mulane, komunikasi optik intine komunikasi laser, sing nduweni kaluwihan kapasitas gedhe, kualitas dhuwur, sumber bahan sing akeh, kerahasiaan sing kuwat, daya tahan, lan liya-liyane, lan dipuji dening para ilmuwan minangka revolusi ing bidang komunikasi, lan minangka salah sawijining prestasi paling apik ing revolusi teknologi.
Wektu kiriman: 29 Juni 2023