BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Spektrum Elektromagnetik
2.3.3 Karakteristik Laser Secara Umum 1 Koherens
Laser memiliki aturan dan prinsip yang sama dengan sumber cahaya lainnya. Laser memiliki tiga karakter spesial yang menuntun pada kegunaannya di beberapa aplikasi yakni koheren, monokromatik dan keterarahan ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Koherensi merupakan karakter yang sangat menarik dari sinar laser. Karakter ini menyatakan bahwa semua foton teremisi dari sebuah laser memiliki fase yang sama ; sebagai gelombang dimana memiliki puncak dan lembah diwaktu yang sama. Sifat koherensi laser ini merupakan salah satu sifat yang sangat menarik dalam aplikasi komunikasi, tetapi sifat ini hanya menjadi kepentingan sekunder dalam menghasilkan efek laser.
Koherensi tergantung pada celah sudut divergensi sinar. Sebuah sinar yang tidak koheren hanya dapat difokuskan pada daerah yang sempit. Sinar laser berbeda dengan cahaya putih dalam hal koherensinya. Hal ini disebabkan karena laser memiliki panjang gelombang yang sama dan semua gelombang berjalan dalam satu fase. Karena masing-masing gelombang tidak saling bertubrukan dan divergen, intensitas cahaya yang tinggi dapat dihasilkan dengan memfokuskannya dengan bantuan sebuah lensa.
Untuk tinggal pada fase ini diperlukan foton-foton yang teremisi memiliki panjang gelombang yang sama. Jika beberapa foton memiliki panjang gelombang yang berbeda, fase-fase dari foton-foton tersebut akan relatif berbeda dari yang lainnya dan sinarnya tidak akan koheren. Foton-foton tersebut harus menjadi sangat terarah ketika berpindah pada arah yang sama.(Mark Csele, 2004)
2.3.3.2 Monokromatik
Karena kaca prisma bersifat dispersi, kaca prisma dapat memisahkan cahaya putih menjadi beberapa komponen warna (Gambar 2.9(a)). Lebar pita pada cahaya putih adalah selebar seluruh spectrum tampak, yakni 300 nm. Jika cahaya misalnya cahaya merah normal jatuh pada prisma, cahaya merah tersebut dipisahkan pada komponen panjang gelombangnya juga. Pada kasus ini, bagaimanapun juga, lebar pita jauh lebih kecil, hanya sekitar 10 atau 20 nm. Prisma akan menghasilkan berkas warna yang sempit dengan range dari warna merah gelap sampai merah terang (Gambar 2.9(b)), tetapi prisma akan memiliki pengaruh yang terlihat pada laser cahaya merah pada Gambar 2.9(c) karena lebar pitanya makin kecil dibandingkan dengan cahaya merah dari filter pada Gambar 2.9(b).
Gambar 2.9 Sebuah prisma dapat digunakan untuk pengertian konsep monokromatik (Breck Hitz, 2001)
Pada umumnya sifat monokromatik memainkan peran sangat sedikit dalam menghasilkan efek laser. Monokromatik adalah kemampuan laser untuk
menghasilkan sinar yang memiliki panjang gelombang yang sama. Ketika cahaya putih tersebar melalui prisma, cahaya itu terdiri dari jumlah tak terbatas panjang gelombang cahaya yang meliputi seluruh spektrum cahaya tampak serta ke daerah UV dan IR. Dengan mempertimbangkan garis emisi dari pelepasan gas, garis- garis ini jauh lebih sempit bila dilihat pada sebuah spektroskop. Rentang (range) panjang gelombang tergantung pada banyak faktor seperti tekanan gas, dengan
range perubahan menjadi 0,1 nm dari lebar panjang gelombang sebelumnya.
2.3.3.3Keterarahan (directionality)
Divergensi laser diukur dalam satuan mili radian. Ukuran ini sangat kecil dan merupakan hasil dari persyaratan bahwa cahaya harus membuat banyak pantulan pada laser resonator sebelum cahaya tersebut melalui cermin yang sebagian ditransmisikan. Hanya sinar yang berada pada garis tengah resonator yang dapat membuat sejumlah putaran yang diperlukan untuk menghasilkan sinar yang searah dengan sudut penyimpangan yang kecil (Gambar 2.10).
Gambar 2.10 Karena cahaya pada medium laser membuat beberapa putaran diantara cermin, cahaya laser muncul dengan
sudut penyimpangan yang kecil (Breck Hitz, 2001)
Keterarahan dari radiasi merupakan faktor penting pada kemampuan laser dalam memancarkan radiasi yang tinggi ke target untuk memproduksi efek yang khas. Keterarahan merupakan konsekuensi langsung ditempatkannya bahan aktif dalam rongga resonansi. Hanya gelombang yang merambat dalam arah yang tegak lurus terhadap cermin-cermin yang dapat dipertahankan dalam rongga. (Breck Hitz, 2001)
Karakteristik laser yang satu ini disebabkan oleh adanya medium atau material aktif yang dtempatkan pada rongga resonator. Sebagai contoh pada kasus bidang parallel yang ditunjukkan pada Gambar 2.11, hanya sebuah gelombang yang menyebar dalam arah yang orthogonal ke cermin (atau pada arah yang sangat dekat dengan cermin) yang dapat terus menerus berada dalam rongga. (Orazio Svelto, 2010)
Gambar 2.11 Skema laser (Orazio Svelto, 2010) 2.3.3.4Kecerahan (Brightness)
Kecerahan suatu sumber cahaya didefenisikan sebagai daya yang dipancarkan persatuan luas permukaan persatuan sudut ruang :
(2.10)
Kecerahan yang dihasilkan sinar laser jauh lebih cerah dibandingkan dengan cahaya biasa. Hal ini dikarenakan diameter sinar sangat kecil karena sudut penyebarannya kecil dan sinar laser memiliki koherensi yang tinggi.
Dari persamaan (2.10), kita dapat menjelaskan bahwa tingkat kecerahan dari gelombang elektromagnetik tertentu sebagai kekuatan yang dipancarkan per unit ke permukaan area per sudut ruang. Kecerahan adalah parameter yang sangat penting dari cahaya laser dan pada umumnya pada sumber cahaya lain. Untuk mengilustrasikannya yang pertama kita ingat adalah jika kita membentuk sebuah bayangan dari beberapa sumber cahaya melalui sistem optik diasumsikan objek dan bayangan terletak pada medium yang sama (misalnya udara), maka berlaku
prinsip dimana tingkat kecerahan dari bayangan selalu kurang dari atau sama dengan sumber dan kesetaraan terjadi etika sistem optik menghasilkan pencitraan cahaya kurang dari yang dipancarkan oleh sumber. (Orazio Svelto, 2010)
2.3.4 Laser CO2
Laser CO2 adalah salah satu laser yang menghasilkan energi yang tinggi (energi yang dihasilkan lebih dari 100kW) dan salah satu laser yang efisien (slope
efesiensinya sekitar 15-20%). Pada laser ini, molekul CO2 berosilasi pada panjang gelombang 10,6 m di daerah infra merah. Transisi yang penting terjadi diantara tingkat energi vibrasi dari molekul CO2. Laser CO2 merupakan laser yang beroperasi secara kontinyu, pulsa atau Q-switching. Bahkan dengan daya beberapa watt, laser CO2 mampu memancarkan sepersekian watt dapat memotong beberapa material untuk pijaran dengan cepat. Laser CO2 saat ini banyak digunakan dalam proses pemotongan logam, bahan tenunan dan pengelasan logam. Struktur (design) laser CO2 dapat dilihat pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Design laser CO2 (D.J Knapp, 1996)
Pengosongan listrik yang menstimulasi banyak laser gas adalah pengosongan cahaya atau sebuah busur yang dipertahankan dengan sebuah anoda dan katoda pada ujungnya, plasma tipis atau tabung pengosongan. Beberapa laser distimulasi dengan sebuah pengosongan dengan menggunakan frekuensi radio.
Semua laser tersebut beroperasi dengan tekanan gas dibawah tekanan atmosfer. (Matt Young, 2000)