Laser beroperasi melalui prinsip "emisi dirangsang", menghasilkan sinar cahaya yang kuat.
- Resonator optik:Fungsi seperti ruang gema, memantulkan cahaya bolak-balik untuk memperkuatnya.
- Peningkatan Rata-rata:Bahan bakar yang menghasilkan cahaya laser, yang bisa berupa kristal, gas, atau pewarna.
- Sumber pompa:Memberikan energi untuk memicu media gain, seperti lampu kilat, debit listrik, atau laser lainnya.
Ketika sumber pompa memberi energi pada media gain, cahaya dipantulkan di dalam resonator optik, memperkuat cahaya koheren dengan panjang gelombang dan fase yang sama.Salah satu cermin di resonator sebagian reflektifProses ini menciptakan cahaya dengan sifat unik: monokromatisitas, arah, dan koherensi.
Laser dapat dikategorikan menurutMedia keuntungan(gas, solid-state, atau laser pewarna) atau denganpanjang gelombang(ultraviolet, visible, atau infrared).Sistem klasifikasi ini tumpang tindih, misalnya, laser CO2 adalah laser gas dan laser inframerah.
Laser dioda (laser semikonduktor) menghasilkan cahaya koheren melalui bahan semikonduktor.
Komponen inti adalah persimpangan p-n di mana elektron dan lubang menggabungkan kembali untuk memancarkan foton.Bahan umum dan panjang gelombang yang sesuai termasuk:
| Bahan | Panjang gelombang | Warna |
|---|---|---|
| Gallium Nitride (GaN) | 405-450 nm | Biru |
| Aluminium Gallium Indium Phosphide (AlGaInP) | 635-680 nm | Merah |
| Serat Ytterbium-doped atau Nd:YAG | 1060-1080 nm | Infrared (tidak terlihat) |
Laser CO2 memancarkan cahaya inframerah pada 10,600 nm, menjadikannya salah satu laser gelombang kontinyu yang paling kuat.
Media gain adalah campuran gas karbon dioksida, nitrogen, dan helium. Ketika tergesa-gesa oleh debit listrik, molekul CO2 melepaskan foton yang merangsang emisi lebih lanjut.Resonator optik memperkuat cahaya inframerah ini menjadi, sinar koheren.
Laser serat menggunakan serat optik doped sebagai media gain mereka, menawarkan kualitas sinar yang superior dan efisiensi. Mereka sangat berharga dalam pengolahan material dan telekomunikasi.
Unsur-unsur bumi langka seperti erbium atau ytterbium yang didop ke dalam serat tergesa-gesa oleh sumber pompa dioda.Struktur pembimbing gelombang serat memastikan kualitas dan stabilitas sinar yang sangat baik.
Setiap laser yang memancarkan cahaya biru (biasanya 473 nm atau 445 nm) memenuhi syarat sebagai laser biru, terlepas dari media gain.dan pengolahan bahan.
Sebagian besar laser biru adalah sistem solid-state (DPSS) yang dipompa dioda yang menggunakan kristal yang didop dengan ion neodimium.daya output mereka biasanya terbatas pada sekitar 50 mW dalam konfigurasi dasar.
Laser inframerah memancarkan cahaya di luar 780 nm, diklasifikasikan sebagai inframerah dekat (NIR), mid-infrared (MIR), atau far-infrared (FIR).Ketidaktahuan mereka bagi mata manusia membuat mereka ideal untuk aplikasi industri bertenaga tinggi.
Berbeda dengan laser yang terlihat, laser inframerah dapat mencapai panjang gelombang mereka melalui transisi energi yang lebih sederhana dalam molekul atau bahan doping.600 nm melalui transisi molekul.
- Laser dioda:Efektif pada plastik, tekstil, logam tipis (stainless steel, aluminium), dan berbagai bahan organik.
- Laser CO2:Ideal untuk non-logam seperti akrilik, kayu, kaca, dan keramik.
- Laser serat:Excel dengan logam termasuk baja, aluminium, dan paduan nikel. umumnya tidak efektif pada non-logam seperti kayu atau akrilik.
Perbedaan operasional utama antara jenis laser:
| Parameter | Laser dioda | Laser CO2 | Laser Serat |
|---|---|---|---|
| Efisiensi colokan dinding | 30-60% | 10-15% | 30-60% |
| Kekuatan maksimum | Hingga 8kW (industri) | 100kW+ | 100kW+ |
| Kecepatan pemotongan (baja) | ~50 mm/s (6 mm tebal) | ~83 mm/s (12mm) | ~416 mm/s (25mm+) |
| Pemeliharaan | Minimal (100.000+ jam) | Tinggi (penggantian gas/cermin) | Sedang (penggantian serat/dioda) |
Laser dioda menawarkan pemeliharaan yang paling rendah dengan komponen semikonduktor yang berlangsung hingga 100.000 jam.sedangkan laser serat membutuhkan pemeliharaan serat dan dioda secara berkala meskipun desain solid-state mereka.
Dalam aplikasi industri, laser serat memberikan kecepatan pemotongan tertinggi untuk logam tebal, sementara laser CO2 tetap efektif untuk bahan non-logam.aplikasi daya rendah di mana efisiensi dan umur panjang adalah prioritas.