APLIKASI LASER
I. PENDAHULUAN
Laser (singkatan dari bahasa Inggris: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik,
biasanya dalam bentuk cahaya yang tidak dapat dilihat maupun dapat lihat dengan mata normal, melalui proses pancaran terstimulasi. Pancaran laser biasanya tunggal, memancarkan foton dalam pancaran koheren. Laser juga dapat dikatakan efek dari mekanika kuantum.
Dalam teknologi laser, cahaya yang koheren menunjukkan suatu sumber cahaya yang memancarkan panjang gelombang yang diidentifikasi dari frekuensi yang sama, beda fase yang konstan[1] dan polarisasinya. Selanjutnya untuk menghasilkan sebuah cahayayang koheren dari medium lasing adalah dengan mengontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya. Keluaran yang berkelanjutan dari laser dengan amplituda-konstan (dikenal sebagai CW atau gelombang
berkelanjutan), atau detak, adalah dengan menggunakan teknik Q-switching, modelocking,
atau gain-switching.
Dalam operasi detak, dimana sejumlah daya puncak yang lebih tinggi dapat dicapai. Sebuah medium laser juga dapat berfungsi sebagaipenguat optik ketika di-seed dengan cahaya dari sumber lainnya. Sinyal yang diperkuat dapat menjadi sangat mirip dengan sinyal input dalam istilah panjang gelombang, fase, dan polarisasi; Ini tentunya penting dalam telekomunikasi serat optik.
Sumber cahaya umum, seperti bola lampu incandescent, memancarkan foton hampir ke seluruh arah, biasanya melewati spektrum elektromagnetik dari panjang gelombang yang luas. Sifat koheren sulit ditemui pada sumber cahaya atau incoherens; dimana terjadi beda fase yang tidak tetap antara foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya. Secara kontras, laser biasanya memancarkan foton dalam cahaya yang sempit, terpolarisasi, sinar koheren mendekati monokromatik, terdiri dari panjang gelombang tunggal atau satu warna.
Beberapa jenis laser, seperti laser dye dan laser vibronik benda-padat (vibronic solid-state
cocok untuk penciptaan detak singkat sangat pendek dari cahaya, dalam jangka femtodetik (10 -15
detik). Banyak teori mekanika kuantum dan termodinamika dapat digunakan kepada aksi laser, meskipun nyatanya banyak jenis laser ditemukan dengan cara trial and error.
Dari kiri ke kanan: sinar gamma, Sinar X, sinar ultraviolet,spektrum tampak, sinar infrared, gelombang mikro, gelombang radio.
II. CARA KERJA LASER
Sebagaimana tertera di atas, ketika sejumlah elektron dalam atommenerima stimulan/energi dari luar,dan keseluruhan elektronberadadalam kondisi inversipopulasi, terjadilah pelepasanbanyak energi dalam suatu waktu;proses yang disebut pancaran terstimulasi. Oleh karena itu, dalam alur kerja laser, elektron pertama-tama dibawa ke tingkat energi yang tinggi (media yang digunakan untuktindakan ini bervariasi, dan akan dibahas pada bagian berikutnya). Tindakan ini akan membuat atom
tidak stabil, sehingga dengan gesitelektron akan berpindah ke tingkat energi yang lebih rendah dan melepaskan foton (cahaya). Foton ini akan dipantulkan oleh salah satu cermin yang ada pada laser, dan interaksinya dengan elektron pada keadaan tereksitasi akan menghasilkan foton lain, dengan panjang gelombang dengan fasa dan panjang gelombang yang sama. Foton inikembali dipantulkan dan berinteraksi dengan elektron-elektron pada keada antereksitasi.Cermin lainnya yang dimiliki laser merupakan cermin half-silvered , yang hanya memantulkan sebagian foton, sementara sebagian lainnya menerobos keluar.Sinar yang menerobos keluar ini adalah sinar yang bersifat monokromatik,koheren, dan berfasa tunggal, yakni sinar laser.
III. JENIS-JENIS LASER
Terdapat berbagai macam media yang dapat digunakan untuk menghasilkansinar laser, sehingga bermunculan pula jenis-jenis laser yang berbeda. Beberapadi antaranya adalah sebagai berikut:
•Laser gas (gas laser ):
Laser yang mempergunakan gas sebagai sebagai medium. Terdapat berbagai jenis laser gas; salah satunya adalah laserHeNe (helium-neon) yang mampu beroperasi pada panjang gelombang yang bervariasi. Juga terdapat laser yang ditenagai reaksi kimia, sehinggaenergi yang berjumlah besar bisa dihasilkan dalam waktu singkat, yakni chemical laser ‘laser kimia’.
•Laser keadaan padat (solid-state laser ):
Laser tipe ini, seperti laser rubi(sesuai namanya, menggunakan medium rubi), menggunakan batangan kristalin atau kaca yang diberikan (di-dope) ion yang mampu menghasilkan tingkat energy yang dibutuhkan.Dopant yang digunakan,misalnya kromium, juga mempertahankan keadaan inversi populasi.Apabila sinar diarahkan oleh pemantulan dalam total suatu serat optik,laser dinamaifibre laser ‘laser serat’.
•Laser-laser jenis lainnya, seperti laser kristal fotonik, laser semikonduktor,laser
IV. APLIKASI LASER
Sejak diperkenalkannya laser pada tahun 1960, sebagai sebuah penyelesaian suatu
masalah[2], maka dalam perkembangan berikutnya laser telah digunakan secara meluas, dalam
bermacam-macam aplikasi modern, termasuk dalam
bidang optik, elektronik, optoelektronik, teknologi informasi,sains, kedokteran, industri, dan militer. Secara umum, laser dianggap suatu pencapaian teknologi yang paling berpengaruh dalam abad ke-20.
Umumnya laser beroperasi dalam spektrum tampak pada frekuensi sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro. Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Sinar laser yang dihasilkan belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.
Peragaan peralatan Laser Helium-Neon di Laboratorium Kastler-Brossel dariUniversitas Pierre and Marie Curie.
Beberapa kelebihan laser diantaranya adalah kekuatan daya keluarannya yang amat tinggi sangat diminati untuk beberapa applikasinya. Namun demikian laser dengan daya yang rendah sekalipun (beberapa miliwatt) yang digunakan dalam pemancaran, masih dapat membahayakan penglihatan manusia, karena pancaran cahaya laser dapat mengakibatkan mata seseorang yang terkena mengalami kebutaan dalam sesaat atau tetap.
V. CONTOH APLIKASI LASER
Banyak sekali aplikasi laser diantaranya sebagai laser pointer (untuk presentasi) laser untuk pelurus arah tembakan, Pemotong atau cutter yang sudah banyak digunakan di industri baja dan elektronik, laser hair Removal. untuk menghilangkan rambut. Ada juga laser untuk penyembuhan luka. Sedangkanaplikasi lain untuk industri, misalnya:
a) Spektroskopi
adalah teknik untuk menganalisa bahan yang sering digunakandalam aplikasi ini adalah FTIR ( Fourier Transform Infra Red)menggunakan laser infra merah untuk di ukur tingkat serapan suatu bahan. kemudian dicocokan dengan tabel sehingga dapat diketahui bahanapa saja yang terkandung di dalam sampe yang diuji. b)
b) Material prosessing
Biasa digunakan untuk pemotong laser yang sering di gunakanadalah laser CO2.c)
c) Laser Pendingin
Laser sebagai pendingin mungkin memanfaatkan teknik ini.metode yang digunakan adalah atom trapping. metode dimana sejumlahatom diperangkap kedalam kotak yang telah dirangkai kedalam medanlistrik dan medan magnet kemudian meradiasi panjang gelombang yangkeluar, kemudian memperlambat mereka kemudian sinar ini menjadidingin proses ini dikenal dengan Bose-Einstein Condensate.
d)Sistem telekomunikasi
fiber optik sebagai sistem transmisi data untuk mempercepatkoneksi internet.
e)Pengukur Jarak
untuk mengetahui jarak bulan terhadap bumi dilakukan denganmetode ini karena kecepatan cahaya sudah diketahui maka denganmengukur jeda waktu akan diperoleh besar jaraknya.
1. Printer Laser
Cara Kerja printer laser adalah dengan prinsip elektrik statis. Awalnya Photoreceptor Drum (OPC Drum) diberi muatan positif oleh Primary Charging Roller (PCR), dengan memberikan arus listrik padanya. (Bagian ini ada di dalam Toner Catrid).
Kemudian printer menyorotkan sinar laser yang sangat kecil melewati permukaan photoreceptor drum untuk membentuk image tulisan atau gambar sesuai dengan data yang dikirim oleh komputer, berupa satu garis horizontal pada satu waktu. Sinar laser menyorotkan cahaya pada Photoreceptor Drum untuk membentuk titik dan mematikan cahaya untuk tempat kosong per halaman. Sinar laser tidak bergerak dengan sendirinya namun sinar laser itu dipantulkan melalui cermin yang bisa bergerak sendiri. Sinar laser ini pasti berhenti pada titik di photoreceptor drum dan membentuk image electrostatic. Bagian permukaan drum yg terkena sinar laser yang berubah menjadi bermuatan negatif.
Setelah pola image lengkap, serbuk toner yang tersimpan di Toner hopper (di dalam cartridge) diambil oleh Unit Developer (Magnetic Sleeve) . Toner yang bermuatan positif melekat pada area Photoreceptor Drum yang telah membentuk image electrostastik, yaitu bagian Photoreceptor Drum yg terkena sinar laser (muatan negativ) (hukum alam positf akan mendekat pada negatif)
Lembar kertas (dengan muatan negatif yang lebih kuat dari Photoreceptor Drum) bergerak sepanjang sabuk dan roll diatas drum yang telah dibubuhi serbuk toner yang berpola. Kertas mendorong bubuk toner dari drum untuk berpindah melekat pada kertas sehingga pola image berserbuk toner berpindah pada kertas dan siap untuk difinishing pada Fuser.
Toner yang tidak menempel pada kertas dan masih melekat pada OPC Drum akan dihapus oleh Wiper Blade dan kemudian masuk ke dalam Waste Bin (Pembuangan)
Fuser (Pemanas)
Fuser mengeringkan serbuk toner yang telah berbentuk image pada kertas agar kuat melekat pada kertas. Kemudian kertas yang telah tercetak dikeluarkan menuju tray pengeluaran kertas
pada printer.
Sedangkan bagian yg memancarkan sinar laser yg kita bahas di bagian atas adalah : Laser Scanner Assembly
Laser Scanner biasanya terdiri dari 3 unit bagian : 1. Laser
2. Cermin berputar 3. Lensa
Unit laser menerima data gambar maupun text dari komputer, lalu data tersebut dipancarkan ke drum berupa titik-titik yang membentuk text atau gambar, bertahap secara horizontal pada drum.
Daftar Kekuatan Laser Dan Kegunaan Laser
Kekuatan Kegunaan / Fungsinya
1-5 mW Laser Penunjuk 5 mW Perangkat CD-ROM
5–10 mW DVD Player Atau Perangkat DVD-ROM
100 mW Kecepatan Tinggi Pembakaran Citra CD-RW
250 mW Pemakai Pembakaran DVD-R 16x
400 mW Membakar Kotak Perhiasan Dengan Diska Didalamnya Selama 4 Detik
[3]
Percetakan DVD Piringan Ganda 24x[4]
1 W Laser Hijau Digunakan Didalam Piringan Holographic Versatile Disc (HVD) 1–20 W Tidak Dijual Umum, Tetapi Ada Dan Digunakan Untuk Mesin Kecil
30–100 W Pembedahan CO2
100–3000 W Pembedahan CO2 Dan Laser Ini Digunakan Untuk Pemotongan Di Pabrik 5 kW Daya Pengeluarannya Mencapai 1 Cm/Bar
100 kW Digunakan Dalam Bidang Persenjataan Dan Didistribusikan Oleh Northrop Grumman
VI. PENUTUP a. Kesimpulan
Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa Laser adalah sebuah Cahaya yangDikuatkan kemudian di stimulasi untuk menghasilkan radiasi. Laser dihasilkan dari proses relaksasi elektron. Adapun Emisi pada laser terjadi dengan teratur dan memiliki panjang gelombang tertentu. Pengaplikasian dari laser adalah sebagai pointer, cutter,hair removal, spektroskopi, material prosessing, laser pendingin, systemtelekomunikasi, dan pengukur jarak.
b. Saran
Dengan adanya makalah ini sekiranya dapat dijadikan bahan acuan dalam penggunaan laser dengan benar dan sesuai kebutuhan.Makalah aplikasi laser di bidang industry dan militer bagi pembaca kurang begitusempurna, untuk itu saran dan kritik yang membangun diperlukan untuk membenahimakalah ini
