klasifikasi, tipe, dan kelas Laser

Laser diklasifikasikan sebagai berikut

 

1)   Laser Doped Insulator (zat padat)

Laser Doped Insulator merupakan laser dengan medium aktiv yang terdiri atas kisi-kisi atom (biasanya dalam bentuk kristal) dengan atom impurity yang ditanamkan selama proses pertumbuhan bahan. Beberapa contoh laser yang menguunakan medium aktif berupa bahan zat padat antara lain :

a.    Laser Ruby, menggunakan medium aktiv berupa kristal ruby yakni aluminium oxide dengan 0,05% berat chromium sebagai impurity. Pumping menggunakan white light discharge melalui penyerapan daerah sekitar spektrum biru dan hijau.

b.    Laser Nd:YAG, menggunakan medium aktiv yaitu attrium aluminium garnet (Y₃Al₅O₁₂) dengan ketidakmurnian (impurity) berupa ion neodymium Nd^3-. Proses pumping menggunakan flash cahaya putih dari lampu tabung Xenon, tetapi dapat pula di pumping menggunakan laser semikonduktor.

c.    Laser Nd:Glass, menggunakan medium aktiv glass dengan impurity berupa ion neody-mium Nd^3-.

2)   Laser Gas

Transisi tingkat energi yang dimanfaatkan pada laser gas dapt berupa tingkat energi elektronik dalam atom atau ion atau tingkat energi vibrasi dalam molekul. Beberapa contoh laser gas, yaitu :

a.    Laser He-Ne (transisi tingkat atomik), menggunakan medium aktiv berupa campuran 10 bagian helium dan 1 bagian neon. Pumping dilakukan dengan discharge dc tegangan 2-4 kV. Prosesnya, energi dari proses pumping menyebabakan eksitasi atom helium dan transfer energi terjadi karena proses tumbukan dengan atom neon. Dan penyerapan energi yang mengakibatkan transisi elektronik dalam atom neon, sebagian menimbulkan cahaya laser.

b.    Laser Argon (transisi tingkat ionik). Atom gas Argon terionisasi ole utmbukan elektron dalam discharge arus tinggi (15-10 A). Contoh laser argon adalah laser krypton.

c.    Laser CO₂ (transisi tingkat molekuler)

Laser jenis ini menggunakann medium aktiv berupa campuran gas CO₂, gas nitrogen dan gas helium dengan perbandingan volume 1:4:5. Gas nitrogen bertindak seperti atom helium pada laser He-Ne. Prosesnya, molekul nitrogen tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi setelah mendapatkan energi dari luar berupa energi pumping. Dan melalui proses tumbukan antar gas campuran terjadi transfer energi ke gas CO₂ sehingga molekul gas tereksitasi dan menghasilkan transisi laser. Fungsi helium dalam laser CO₂ adalah :

-          Menambah konduktivitas termal dinding tabung sehingga mengurangi temperatur dan menambah gain

-          Menambah efisiensi laser

3)   Laser Semikonduktor

4)   Laser Cair (dye laser)

Medium aktiv yang digunakan dalam dye laser adalah larutan bahan celup organik dalam pelarut seperti rhodamien 6G dalam pelarut metanol. Pumping yang digunakan seperti flashtubes, laser nitrogen, laser zat padat, laser ion. Pemilihan pumping tergantung spektrum absorpsi yang diinginkan dan output yang diharapkan. Banyak bahan dye yang digunakan sebagai media laser seperti polyphenyl, stilben, sodium flourescein, oxazine 1, rhodamine 6G, C490. Spektrum keluaran cahaya dye laser cukup lebar, maka laser ini dilengkapi dengan komponen yang dapat mengatur keluaran panjang gelombang yang diradiasikan. Cahya keluaran dye laser dapat diatur (tune) dengan menggunakan prisma, kisi difraksi dan dikombinasikan dengan cermin dan elemendispersi.

Ø  SIFAT CAHAYA LASER

Beberapa sifat cahaya laser dibawah ini, tidak semuanya mempunyai derajat yang sama untuk semua laser. Pemilihan sifat cahaya laser tergantung pada pemakaiannya.

1)        Kesearahan ( Directionality )

Cahaya laser mempunyai kesearahan yang tinggi, berkas cahaya laser terkolimasi dengan sudut divergensi yang kecil, sehingga energi yang dibawa dapat terkumpul dengan mudah dan dapat difokuskan dengan luasan yang kecil. Sedangkan cahaya yang diradiasi oleh sumber konvensional memancar ke segala arah dengan sudut ruang 40 steradian.

Tabel dibawah ini menunjukkan sudut divergensi beberapa tipe laser dengan besaran yang dinyatakan dalam milliradian.

Laser	He-Ne	Ar	CO2	Ruby	Nd:Glass	Dye
Divergensi (mrad)	0,5	0,8	2	5	5	2

2)        Line Width yang sempit

Laser mempunyai kemungkinan untuk dijadikan sumber cahaya yang meradiasi berkas monokromatis, yakni cahaya yang mempunyai panjang gelombang tunggal, sehingga mempunyai lebar garis spektrum yang cukup sempit. Sempitnya lebar garis yang dipunyai cahaya laser menjadikan laser merupakan pilihan sumber cahaya yang digunakan dalam kegiatan eksperimental ilmu pengetahuan seperti photocemistry, spektroskopi, juga dalam komunikasi. Sifat ini dikarenakan :

-          Hanya ada satu frekuensi yang dikuatkan v =

-          Susunan dua cermin yang membentuk cavity- resonant sehingga osilasi hanya terjadi sesuai dengan frekuensi cavity

3)        Koheren

Berkas laser umunya sangat koheren, yang mengandung arti bahwa cahaya yang dipancarkn tidak menyebar dan rentang frekuensinya sangat sempit (monochromatic light). Radiasi dari laser mempunyai derjat koherensi spatial dan temporal yang sangat tinggi, yaitu sifat keserempakan phase gelombang cahaya yang terpancarkan. Sifat koheren cahaya merupakan satu karakteristik yang cukup penting dalam pengukuran interferometrik dan deformasi, termasuk di dalamnya pengukuran dengan holografi dan spekel, yang banyak digunakan dalam metrologi dan analisis vibrasi. Satu variabel yang penting berhubungan dengan sifat koheren cahaya laser adalah panjang koherensi, dengan nilai yang berbeda-beda untuk jenis laser yang tidak sama, sepeti yang ditunjukkan tabel berikut :

Laser	Panjang Koherensi
He-Ne , moda tunggal	Hingga 1000 m
He-Ne , moda jamak	0,1 – 0,2 m
Argon , moda jamak	0,02 m
Nd:YAG	0,01 m
Nd:Glass	2 x 10 -4 m
GaAs	1 x 10-3 m
Ruby	102- m

4)        Brightness / kecerahan yang tinggi

Brightness didefinisikan sebagai daya persatuan luas persatuan sudut ruang. Berdasar difat kesearahan yang tinggi menyebabkan cahaya laser hampir terkolimasi maka cahaya laser walaupun mempunyai dayan yang rendah mampu memberikan nilai kecerahan yang tinggi.

Ø  TIPE – TIPE CAHAYA LASER

-          Berdasarkan bentuk fisik bahan aktif : laser zat padat, zat cair dan gas

-          Bentuk khusus : laser elektron bebas (free-electron laser) adalah bahan aktifnya terdiri dari elektron-elektron bebas dengan bergerak melewati susunan medan magnet yang periodik

-          Berdasarkan panjang gelombang : UV laser, visible, infra merah

-          Berdasarkan durasi berkas cahaya : kontinu dan pulsa

Ø  KELAS LASER

Berdasarkan daya keluaran, laser dapat dibagi menjadi 4 kelas sebagai berikut :

-       Kelas 1 : Daya keluarannya sangat rendah, sehingga tidak berbahaya

-       Kelas 1A : laser ini tidak boleh langsung mengenai mata (scanner di supermarket).

-       Kelas 2 : Spektrum radiasi merupakan spektrum visibel (400-700 nm), dengan daya keluaran hingga 1mW untuk laser CW (continous wave). Laser kelas ini tidak membahayakan tetapi perlu proteksi mata bila bekerja dengan laser kelas ini.

-       Kelas 3A : Spektrum yang teradiasi merupakan spektrum visibel, denga daya keluaran hingga 5 mW. Diperlukan proteksi mata, dan berbahaya bila berkas dipandang langsung.

-       Kelas 3B : Spektrum yang teradiasi lebih besar berupa spektrum elektromagnetik (200 nm – 1 mm) dan daya keluaran 500 mW. Berkas cahaya laser ini cukup berbahaya sehingga perlu menghindari berkas langsung.

Kelas 4 : Spektrum yang teradiasi adalah spektrum elektromagnetik dengan daya keluaran lebih besar dari 500 mW. Berbahaya jika dilihat dari berbagai kondisi (langsung atau yang terhambur) dan berpotensi menyebabkan kebakaran atau membakar kulit.