Cara Kerja, Kelebihan dan Kekurangan Dioda Laser

Cara Kerja, Kelebihan dan Kekurangan Dioda Laser

Thiago Almeida –┬áDioda laser adalah perangkat semikonduktor yang menggunakan persimpangan p-n untuk menghasilkan radiasi koheren dengan frekuensi dan fase yang sama, dalam spektrum tampak atau inframerah. Teknologi dioda laser pada dasarnya mirip dengan teknologi LED.

Laser menunjuk sistem yang digunakan, yaitu “Amplifikasi cahaya dengan emisi terstimulasi radiasi”. Dari semua perangkat yang menghasilkan sinar laser, laser dioda atau semikonduktor adalah yang paling efisien dan tersedia dalam paket yang lebih kecil. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika dioda laser banyak digunakan di berbagai perangkat seperti printer laser, pemindai kode batang, sistem keamanan, kendaraan otonom (LIDAR), komunikasi serat optik, dll.

Apa Perbedaan Sinar Laser dan Sinar Lainnya?

Pada siang hari Anda pasti akan melihat sinar matahari dan lampu di malam hari. Nah, sinar dari kedua sumber cahaya tersebut memiliki gelombang yang masing-masing panjang gelombangnya berbeda fase satu sama lain. Tidak seperti sumber cahaya sebelumnya, bagaimanapun, dioda laser menghasilkan sinar laser sempit di mana semua gelombang cahaya memiliki panjang gelombang yang sama dan berjalan dengan puncak yang selaras. Inilah alasan mengapa sinar laser sangat terang dan dapat difokuskan pada titik yang sangat kecil.

Cara Kerja Dioda Laser

Pengoperasian dioda laser dibagi menjadi tiga tahap utama, yaitu penyerapan energi, emisi spontan, dan emisi terstimulasi. Untuk lebih jelasnya silahkan simak penjelasan berikut ini.

1. Penyerapan Energi (Energy Absorption)

Dioda laser terdiri dari p-n junction dimana pada tipe-p terdapat lubang (tidak ada elektron), sedangkan pada tipe-n terdapat elektron. Ketika tegangan tertentu diterapkan melintasi sambungan p-n, elektron menyerap energi dan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Lubang terbentuk pada posisi awal elektron tereksitasi. Elektron yang tetap dalam keadaan tereksitasi ini tidak bergabung kembali dengan lubang untuk waktu yang sangat singkat, biasanya disebut sebagai waktu rekombinasi atau masa hidup keadaan yang lebih tinggi. Waktu rekombinasi adalah beberapa nanodetik untuk sebagian besar dioda laser.

2. Emisi Spontan (Spontaneous Emission)

Setelah masa hidup elektron tereksitasi lebih tinggi, elektron bergabung kembali dengan lubang. Ketika elektron berpindah dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, perbedaan energi diubah menjadi foton atau radiasi elektromagnetik. Proses yang sama digunakan untuk menghasilkan lampu LED. Energi foton yang dipancarkan disebabkan oleh perbedaan antara dua tingkat energi.

3. Emisi Terstimulasi (Stimulated Emission)

Namun, ini masih membutuhkan foton yang lebih koheren dari dioda laser daripada yang dipancarkan melalui proses emisi spontan. Oleh karena itu, cermin pemantul sebagian digunakan pada kedua sisi dioda sehingga foton yang dilepaskan dari pancaran spontan terperangkap di sambungan p-n hingga konsentrasinya mencapai nilai ambang batas. Foton yang terperangkap ini merangsang elektron tereksitasi untuk bergabung kembali dengan lubang bahkan sebelum waktu rekombinasinya. Ini menghasilkan pelepasan lebih banyak foton yang berada dalam fase yang benar dengan foton awal, sehingga keluarannya diperkuat. Setelah konsentrasi foton melebihi ambang batas, foton akhirnya keluar dari cermin yang memantulkan sebagian untuk menghasilkan cahaya koheren monokromatik yang cerah.

Kelebihan Dioda Laser

  • Daya operasi dioda laser lebih rendah.
  • Penanganan dioda laser mudah karena kecil.
  • Cahaya yang dihasilkan oleh dioda laser memiliki efisiensi yang tinggi.

Kekurangan Dioda Laser

  • Dioda laser mahal dibandingkan dengan perangkat pemancar cahaya lainnya.
  • Cahaya yang dihasilkan oleh dioda laser berdampak negatif pada kesehatan mata.

Referensi:

Kelas PLC