Cara kerja dioda laser | Panduan CIELLULU

Bagaimana Cara Kerja Dioda Laser?

Memahami cara kerja internal dioda laser sangat penting bagi para profesional di berbagai bidang. Artikel ini menjelaskan prinsip-prinsip di balik pengoperasian dioda laser, dan mengatasi poin-poin umum yang membingungkan. Kami akan mengeksplorasi fisika fundamental dan komponen-komponen utamanya, memberikan penjelasan yang jelas dan ringkas.

Emisi Terstimulasi: Inti dari Dioda Laser

Inti dari setiap laser, termasuk dioda laser, terletak pada prinsip emisi terstimulasi. Tidak seperti emisi spontan, di mana elektron secara acak menurunkan tingkat energi dan memancarkan foton, emisi terstimulasi melibatkan foton yang masuk yang memicu pelepasan foton yang identik. Proses ini krusial untuk menciptakan cahaya yang koheren – gelombang cahaya dengan frekuensi, fase, dan arah yang sama – sebuah karakteristik yang menentukan cahaya laser. Pada dioda laser, proses ini dicapai dalam material semikonduktor.

Bahan Semikonduktor dan Sambungan p-n

Dioda laser menggunakan material semikonduktor, biasanya senyawa seperti galium arsenida (GaAs), yang terstruktur sebagai sambungan p-n. Sambungan ini dibentuk dengan mendoping semikonduktor dengan pengotor untuk menciptakan daerah dengan kelebihan muatan positif (tipe-p) dan muatan negatif (tipe-n). Ketika tegangan bias maju diberikan, elektron dari daerah tipe-n dan lubang dari daerah tipe-p berekombinasi di sambungan tersebut.

Rongga Optik dan Umpan Balik

Rekombinasi elektron dan lubang melepaskan foton. Untuk memperkuat cahaya ini dan menciptakan sinar laser, foton-foton ini dibatasi dalam rongga optik yang dibentuk dengan membelah material semikonduktor di ujungnya. Ujung-ujung yang terbelah ini bertindak sebagai cermin, memantulkan foton bolak-balik melalui daerah aktif. Mekanisme umpan balik ini memperkuat emisi terstimulasi, yang menghasilkan efek kaskade dan menghasilkan sinar laser yang sangat intens dan koheren.

Output dan Aplikasi Dioda Laser

Cahaya laser yang dihasilkan keluar dari dioda melalui salah satu ujung rongga yang sebagian reflektif. Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh celah pita bahan semikonduktor yang digunakan. Hal ini menjadikan dioda laser serbaguna, memungkinkan terciptanya laser yang memancarkan berbagai panjang gelombang, dari inframerah hingga cahaya tampak. Dioda ini banyak digunakan dalam telekomunikasi, penyimpanan optik, pemindai kode batang, penunjuk laser, dan berbagai teknologi lainnya.

Memilih Dioda Laser yang Tepat

Pemilihan dioda laser yang tepat bergantung pada beberapa faktor, termasuk panjang gelombang yang dibutuhkan, daya keluaran, kualitas sinar, dan arus operasi. Memahami prinsip-prinsip dasar pengoperasian merupakan kunci untuk membuat keputusan yang tepat.