manfaat laser bagi dunia kedokteran

BAB I. PENDAHULUAN

Laser merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emmission of

Radiation (penguatan cahaya dengan stimulasi emisi radiasi). Laser adalah sebuah alat yang

menggunakan efek mekanika kuantum, pancaran terstimulasi, untuk menghasilkan sebuah

cahaya yang koheren dari medium "lasing" yang dikontrol kemurnian, ukuran, dan bentuknya.

Laser itu merupakan sinar panas yang dihasilkan dari loncatan atom akibat stimulasi

energi dari radiasi listrik. Dengan radiasi yang bersumber dari energi listrik berkekuatan 15

hingga 30 watt, dari sebuah alat berujung optik, dihasilkan sinar bergelombang 532 sampai 1.064

nanometer yang memiliki kekuatan panas. Cahaya panas ini bisa digunakan untuk memotong

kulit dan jaringan, menghancurkan pigmen warna kulit, dan pengobatan lainnya dalam dunia

kedokteran dengan risiko perdarahan minimal dan waktu penyembuhan cepat.

Untuk lebih memahami manfaat laser dalam bidang kedokteran kami mencoba

membahasnya dalam bentuk makalah dengan harapan dapat berguna bagi orang lain

khususnya bagi kami. Kami selaku penulis mengaharap saran dan kritik yang membangun dari

pembaca agar makalah ini lebih sempurna.

Kami selaku penulis mohon maaf jika ada pembahasan yang kurang tepat dan

menyimpang, karena kami masih dalam proses belajar. Selamat membaca.

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Laser yang digunakan untuk kesehatan

Penggunaan sinar laser di bidang medis sebenarnya telah dilakukan sejak tahun 1960.

Tepatnya ketika Theodore H. Maiman menciptakan sinar laser dari ruby crystal. Fungsinya bisa

digunakan untuk pengobatan kelainan kulit, memecahkan batu ginjal, operasi mata, tumor, dan

lain-lain. Penemuan terbaru adalah jenis mesin laser yang mampu menembakkan sinar laser

sangat singkat (dalam hitungan nanosecond atau per juta detik). Kekuatan atau energinya begitu

tinggi sehingga meminimalisir kerusakan jaringan kulit di luar target.

Khusus untuk kulit, terapi laser merupakan cara mutakhir yang dianggap akan mampu

mengambil alih cara-cara perawatan konvensional, misalnya dengan krim atau dermabrasi.

Selain bisa bertahan lebih lama ketimbang dengan cara konvensional, terapi laser untuk kulit bisa

menciptakan peremajaan kulit (rejuvenate).

2.2 Jenis-jenis Laser yang digunakanu untuk kesehatan

Beberapa jenis laser yang umum digunakan untuk perawatan kecantikan khususnya di

Indonesia, diantaranya :

1. Fractional CO2

Laser Fractional CO2 adalah laser yang menggunakan teknologi fractional carbon

dioxide (SmartXide DOT) untuk mengatasi masalah jaringan parut (skar) dan kerut-kerut karena

penuaan kulit. Sinar laser yang dihasilkan oleh alat ini secara akurat melakukan pengangkatan

kulit lapis perlapis dan mampu merangsang pembentukan kolagen baru dengan cara memberi

panas hanya pada kedalaman dan area kulit yang tertimpa sinar laser (teknologi SmartXide

DOT). Biasa digunakan untuk peremajaan kulit, mencerahkan kulit serta mengatasi masalah kulit

lainnya seperti keriput, pigmentasi, tumor jinak, jerawat,kutil dan bekas luka.

Untuk proses Laser kondisi berikut diperlukan:

1. Energi dasar yang dapat terbalik, yaitu sebuah energik tinggi dasar senang berbohong sedemikian rupa bahwa ada lebih banyak molekul ditemukan dalam keadaan tereksitasi dari dalam berbaring di bawah negara.2. Antara kedua state, transisi optik harus diperbolehkan.3. Harus ada mekanisme eksitasi dengan yang negara atas bisa senang efektif.4. Harus ada sebuah "de-eksitasi mekanisme", sehingga molekul mencapai keadaan yang lebih rendah lagi di pembuangan dari mekanisme eksitasi.

5. Untuk generasi cahaya laser optik yang cocok resonator diperlukan.6. Untuk eksitasi sumber energi yang dibutuhkan

Eksitasi tingkat output Laser (001) hasil dari keadaan dasar (000) melalui mengalirkan listrik. Di sana, sebuah elektron bertabrakan dengan molekul tanah negara dan menggairahkan ini untuk state (001).

Eksitasi melalui mengalirkan listrik tidak pernah begitu selektif agar tidak juga merangsang tingkat eksitasi lain mode (00v3). Untungnya celah energi getaran tingkat hampir sama, sehingga "sangat sangat senang" molekul melalui tabrakan dengan molekul dari keadaan dasar lagi tiba di negara (001):

Dari tingkat (001) emisi spontan terjadi. Setelah itu, molekul (001) sebelumnya bersemangat masuk negara (100):

Emisi spontan adalah proses, yang tidak dapat dipengaruhi melalui manipulasi eksternal. Hal ini tergantung secara eksklusif pada keunikan keadaan energi masing-masing. Proses ini bertanggung jawab untuk inisiasi Laser osilasi yang hanya dapat dimulai bila resonator optic tersedia memenuhi persyaratan yang diperlukan. Hal ini dijelaskan secara rinci dalam bab tentang resonator Laser. Untuk membuat inversi populasi mungkin, harus dipastikan bahwa tingkat (100) dikosongkan lagi. Sebuah optik atau memancar transisi dari (100) untuk (000)

diperbolehkan, meskipun relatif lemah. Sebuah pertukaran jauh lebih efektif energy terjadi pada transisi resonan dekat:

Molekul dari negara (100) bertabrakan dengan molekul dari keadaan dasar (000). Dalam proses ini molekul ini mengumpulkan begitu banyak energi yang sangat tertarik ke (010) negara. Molekul bertabrakan menyimpan sejumlah residu energi yang hampir setara dengan sebuah molekul dari (010) negara. Dalam hal energi sisa hadir, ditransfer untuk menyatakan rotasi yang ada. Sekarang perlu untuk mengambil rintangan terakhir ke keadaan dasar. Jika itu tidak dating untuk langkah ini, maka tidak akan ada molekul tersedia yang dapat bersemangat untuk negara (001). Langkah terakhir dalam Bahkan, merupakan "botol-leher" dari keseluruhan siklus dan hanya dapat dicapai melalui tabrakan dengan dinding debit ruang, karena itu adalah tingkat terendah sebelum tingkat dasar dan transisi memancar tidak diijinkan.

Dalam situasi seperti satu mencari tabrakan tepat pasangan yang supportingly mempercepat langkah terakhir ini. tapi di account tidak harus seperti pasangan tidak baik mempengaruhi siklus yang tersisa, dan juga harus tidak memiliki kimia reaksi dengan CO2. Di sini gas inert selalu menawarkan jasa mereka. Bahkan Dia telah terbukti seperti pasangan. Melalui campuran dari Helium gas CO2, botol-leher dapat dihapus. Namun, ada tertulis hukum untuk pelestarian leher botol; hampir tidak botol-leher akan dihapus dari satu negara dan yang baru terjadinya dijamin di tempat lain. Jadi di sini juga, botol-leher adalah mekanisme eksitasi ini. untuk meningkatkan yaitu atas ini, untuk membuatnya selektif, satu menggunakan homonucleus molekul, nitrogen. Fakta bahwa yang pertama bersemangat tingkat getaran dari N2 ini terletak di bawah energik padat negara (001) dari CO2 yang merupakan co-insiden didirikan. Itu perbedaan energi berjumlah hanya 18 cm-1.

Dengan diperkenalkannya nitrogen ke dalam campuran yang ada CO2 dan Dia, output daya Laser CO2 meningkatkan sekitar 20%. Karena nitrogen adalah homo-nuklir molekul, transisi dalam keadaan elektronik tidak mungkin. Itulah mengapa mekanisme relaksasi yang paling

mungkin adalah tabrakan dengan molekul CO2, dimana getaran energi N2 ditransfer ke resonansi molekul CO2. Ketika molekul CO2 sudah bersemangat menjalani tabrakan semacam itu, mereka dipindahkan ke tingkat berikutnya tangga getaran, tetapi kemudian tabrakan dengan molekul dari keadaan tanah (001) Negara diisi lagi.

Karena dalam molekul N2 juga, energik perbedaan tingkat getaran dengan nilai-nilai yang lebih rendah untuk v adalah juga berjarak sama, transfer getaran juga dapat terjadi dalam lebih tinggi (00v) menyatakan molekul CO2. Seperti yang terlihat sebelumnya, negara-negara ini, namun tiba lagi di negara (001). N2 adalah karena itu merupakan mitra yang sangat baik bagi peningkatan eksitasi selektivitas. Nilai-nilai khas untuk pencampuran optimal adalah 4 mbar CO2, 4 mbar dari N2 dan 27 mbar dari Dia. Namun, ini masih belum semua proses yang mempengaruhi Laser efisiensi. Sampai sekarang kami telah mengasumsikan bahwa negara-negara (100) dan (010) akan diisi oleh proses Laser dan lab AI melalui tabrakan. Namun, tingkat ini juga dapat diisi melalui dampak termal karena suhu gas - semakin tinggi suhu, semakin besar apakah kepadatan penduduk termal terlalu. Dengan itu, inverse antara negara-negara (100) dan (001) berkurang pada satu tangan dan di sisi lain depopulasi Negara (010) berkurang. Kedua efek berkontribusi terhadap efisiensi dari proses Laser. Suhu Lasergas tergantung pada kekuatan debit. Sebuah tinggi debit saat ini Sejalan mengangkat suhu, sehingga mengurangi daya keluaran laser. Oleh karena itu, batas kekuatan Laser CO2 ditentukan oleh efektivitas dari pendinginan dari gas Laser. Proses selanjutnya adalah produksi karbon monoksida yang berasal melalui pemisahan CO2 di bawah pengaruh debit listrik. Sementara CO membaik selektivitas di satu sisi, hal itu menyebabkan pengurangan jumlah molekul CO2 di sisi lain. Sebagai debit terjadi dalam kapiler tertutup (off disegel Laser), sehingga hanya masalah waktu sampai isi CO mendominasi dan proses Laser datang ke terhenti karena kurangnya CO2 molekul.

2. Nd YAG

Teknik laser ini sangat baik digunakan untuk menghilangkan bulu-bulu atau rambut yang

yang tumbuh pada area-area tertentu seperti di ketiak, area bikini, diatas bibir (kumis), di lengan

dan tungkai.

3. Q Switched Nd YAG

Laser pigmen (Q-switch Nd:YAG laser) digunakan untuk mengatasi kelainan pigmentasi

pada kulit karena photoaging seperti lentigo senilis, freckles, tanda lahir berupa bercak hitam

keabuan/kecoklatan dan juga dapat menghilangkan tattoo pada tubuh.

2.3 Keunggulan Laser

Beberapa keunggulan Mengunakan Laser dalam bidang Kedokteran adalah sebagai berikut :

1. Hemat waktu: area perawatan lebih luas menggunakan kluster laser BTL berdaya tinggi

(hingga 1800mW).

2. Berbagai pilihan probe laser BTL (hingga 400mW) untuk lapisan jaringan permukaan dan

dalam.

3. Ensiklopedi online dengan protokol yang sudah ditetapkan sebelumnya berdasarkan riset

medis bertahun-tahun.

4. Aplikasi yang disarankan untuk berbagai bidang kedokteran (rehabilitasi, dermatologi,

ginekologi, ENT, kedokteran olahraga, dll.).

5. Layar sentuh mudah dioperasikan

2.4 Manfaat Laser dalam Bidang Kesehatan

1. Percantik Diri dengan Terapi Laser

Teknik yang digunakan untuk perawatan kecantikan ini diyakini dapat mempercantik dan

memperbaiki kondisi kulit tanpa harus melewati tindakan operasi. Perawatan ini tidak akan

menyebabkan perubahan sel atau jaringan kulit di sekitar area yang tidak bermasalah jika

dilakukan dengan prosedur yang tepat dan oleh dokter yang berpengalaman.

Cara kerja .

Sinar laser yang ditembakkan pada kulit atau area yang bermasalah akan diserap oleh sel kulit

tertentu dan kemudian diubah menjadi panas pada area tersebut. Fungsinya adalah untuk

menstimulasi pembentukan sel kolagen baru yang menjaga kekenyalan kulit. Panjang gelombang

dari sinar laser adalah yang terpenting pada perawatan ini. Alat dan jenis laser yang digunakan

terkadang sama hanya panjang gelombangnya yang berbeda.

Fungsi.

Banyak manfaat yang bisa Anda rasakan dari perawatan teknik laser ini, diantaranya :

• Mengatasi kerutan dan garis yang muncul pada area wajah,mengencangkan kulit wajah dan leher,

menghilangkan flek serta untuk peremajaan kulit

• Memutihkan kulit wajah dan tubuh

• Menghilangkan bekas luka, bekas jerawat, tahi lalat dan

spider veins

• Menghilangkan tato

• Menghilangkan bulu-bulu (hair removal) yang tubuh pada bagian ketiak, kaki, tangan, wajah dan

organ intim.

• Melangsingkan tubuh dan menyamarkan stretch mark atau selulit.

Perlu diperhatikan

• Bagi Anda yang ingin melakukan perawatan ini, carilah klinik yang terpercaya dengan dokter

dan staf yang sudah terlatih dan berpengalaman.

• Berkonsultasilah terlebih dahulu dengan dokter untuk mendapatkan hasil yang optimal.

Tanyakan indikasi dan kontradiksi dari perawatan tersebut serta jenis perawatan yang boleh atau

harus dihindari saat Anda menstruasi.

• Hindari melakukan perawatan laser hair removal jika Anda sedang melakukan perawatan

tanning buatan dengan alat spray atau lotion.

• Perempuan hamil dan menyusui, memiliki masalah kulit seperti kanker kulit, sensitif dengan

sinar ataupun habis terbakar sinar matahari, tidak dianjurkan untuk melakukan terapi laser.

Setelah melakukan terapi ini, hindari paparan sinar matahari langsung. Selalu gunakan sunblock

minimal SPF 30 atau sesuai dengan yang dianjurkan dokter klinik. Jangan pula menggunakan

riasan apapun setidaknya selama 5 hari setelah perawatan.

2. Terapi Laser Untuk Atasi Nyeri.

Penggunaan terapi laser kini makin meluas. Tak hanya untuk mencerahkan kulit, terapi

laser juga bisa untuk menyembuhkan nyeri akut maupun nyeri kronik. Rumah Sakit Eka Hospital

Tangerang, dalam rilisnya Rabu (5/1/2011) menjelaskan, terapi sinar laser atau Low Level Laser

Therapy (LLLT) merupakan prosedur non invasive yang dapat menembus jauh ke dalam

jaringan tubuh. Sehingga dapat mengurangi nyeri dan membantu perbaikan dan penyembuhan

jaringan tubuh.

Terapi sinar laser telah digunakan lebih dari 30 tahun dan telah disetujui US Food and

Drug Administration (FDA) untuk tatalaksana nyeri dan sampai saat ini belum ditemukan adanya

efek samping dari terapi laser tersebut. Salah satu keuntungan terapi laser adalah prosedur terapi

yang tidak terlalu lama dan hasil yang didapat lebih cepat dibandingkan prosedur lain.

Mekanisme Terapi Laser.

Terapi laser menciptakan reaksi biokimia dalam jaringan tubuh untuk perbaikan sel,

meningkatkan sirkulasi darah, dan mengurangi reaksi peradangan dan pembengkakan. Energi

sinar laser akan menstimulasi sel yang rusak untuk menghasilkan suatu zat yang disebut

adenosine triphospate (ATP), yang akan dipergunakan sel tersebut untuk mempertahankan fungsi

normal dan meningkatkan perbaikan sel.

Proses Terapi Laser.

Waktu yang dibutuhkan untuk terapi laser bergantung dari luas area tubuh yang diterapi.

Namun pada umumnya berlangsung sekitar 10 sampai dengan 20 menit. Selama proses terapi

laser, pasien akan merasakan sensasi rasa hangat pada daerah yang diterapi. Setelah terapi

selesai, keluhan nyeri akan berkurang atau menghilang.

3. Laser untuk Penyembuhan Luka.

Laser merupakan suatu gelombang elektromagnetik yang dapat berinteraksi dengan biological

tissue dengan efek samping bergantung dari daya dan exposure yang diterima oleh biological

tissue tersebut. Hal inilah yang dijadikan sebuah dasar penggunaan laser untuk berbagai macam

aplikasi penyembuhan luka. Pada paper ini akan dipaparkan aplikasi sebuah laser dengan bahan

semikonduktor yakni Gallium-Aluminium-Arsenide yang memiliki panjang elombang 800-nm

untuk terapi penyembuhan luka pada kulit.Metode terapi yang dilakukan adalah penyinaran laser

dengan objek percobaan yaitu kulit hewan tikus yang telah dilukai. Penyinaran dilakukan tanpa

menyentuh kulit (non invasive).

Penggunaan laser GaAlAs didasarkan pada daya keluaran yang dihasilkan relatif kecil

berkisar antara 3-5 mWatt. Parameter yang diamati pada proses terapi ini

adalah daya keluaran laser yang diberikan (P), variasi panjang gelombang laser (λ), distribusi

intensitas, diameter berkas pada laser dan kecepatan penyembuhan luka pada tikus itu sendiri.

Dari hasil terapi yang dilakukan menggunakan laser GaAlAs dengan daya sebesar 5

mWatt, didapatkan kesimpulan untuk daya tertentu yang dihasilkan oleh laser, proses

penyembuhan luka pada kulit tikus mencapai 100% pada hari ke 19. Metode terapi dengan

menggunakan laser daya rendah seperti ini masih terus dikembangkan untuk keperluan medis

lainnya.

4. Terapi Laser Efektif Obati Sakit Leher dan Atasi Nyeri Leher

Penyembuhan sakit leher biasanya dilakukan dengan fisioterapi, pijat dan obat pengurang

rasa nyeri. Tapi kini metode baru dengan terapi laser terbukti lebih efektif mengobati sakit leher.

Sebuah studi menunjukkan terapi dengan tingkat radiasi yang rendah aman mengurangi sakit

leher. Penelitian ini diketuai oleh Dr Robert Chow dari Brain and Mind Research Institute di

University of Sydney, Australia. Sebanyak 820 orang yang dirawat karena sakit leher menjadi

partisipan untuk penelitian ini. Peneliti menggunakan poin skala untuk menentukan perbedaan

antara perawatan yang menggunakan laser dan yang menggunakan sinar biasa.

Hasil dari terapi laser tingkat rendah ini lebih menguntungkan dibanding dengan terapi

lainnya yang digunakan secara luas. Terutama dengan intervensi farmakologisnya yang jarang

ditemukan efek samping dan efektif untuk mengurangi nyeri di leher. Sakit pada leher

diperkirakan menjadi masalah medis yang penting di beberapa negara, sehingga perawatan yang

tidak memerlukan obat-obatan dan tidak memiliki efek samping akan lebih menarik. Tapi

penggunaan terapi laser sebagai perawatan nyeri leher ini juga harus hati-hati dan jelas berapa

tingkat radiasi yang aman. Badan pengawas obat dan makanan Amerika Serikat (FDA) telah

menyetujui perangkat laser ini untuk mengobati sakit leher, persetujuan ini menunjukkan bahwa

teknologi tersebut aman untuk digunakan sebagai pengobatan.

2.5 Foto

PercantikDiri dengan Terapi Laser

Terapi Laser Untuk Atasi Nyeri.

Terapi Laser Efektif Obati SakitLeher dan Atasi Nyeri Leher

Laser untuk Penyembuhan Luka

DAFTAR PUSTAKA

- http:/ /laser/Pemanfaatan Sinar Laser dalam Bidang Kedokteran - Harian Analisa.htm

- ZEBUA ,R.Z.2011.Jenis Laser yang Digunakan Sebagai modalitas Fisioterapi.Medan

Laser

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangLaser tentu kata tersebut tidak asing lagi bagi kita. Saat ini perangkat alat elektronika

tersebut sudah banyak di gunakan dalam industri-industri atau perusahaan-perusahaan. Dalam

dunia industri, perangkat elektronika ini menjadi kebutuhan mutlak. Laser merupakan cahaya

yang dikuatkan kemudian di stimulasi untuk menghasilkan radiasi dalam lingkungan industri dan

militer. Laser memberikan kemudahan dalam melakukan pekerjaan. Dengan kata lain, laser

adalah alat yang digunakan untuk merubah suatu gelombang elektromagnetik dalam bentuk

cahaya sehingga dapat membantu dalam melakukan tugas tertentu.

1.2 Rumusan Masalah• Sejarah Laser• Pengertian Laser• Sifat-sifat Laser• Prinsip Kerja Laser• Jenis-jenis Laser• Aplikasi Laser

1.3 TujuanTujuan penyusunan makalah ini untuk mengetahui, memahami serta menambah wawasan

bagi penulis maupun pembaca tentang Laser serta untuk memenuhi tugas mata kuliah fisika

modern.

BAB II

ISI

2.1 Sejarah Laser

Pada tahun 1917 Albert Einstein mengembangkan teori tentang laser (pada teori

kuantum) berdasarkan turunan dari teori max planc tentang radiasi. Konsep awal berasal dari

kemungkinan adanya koeffisien absorbsi, Emisi Spontan danemisi yang di stimulasi (di picu)

pada radiasi elektromagnetik. kemudian Rudolf W. Ladenburg (1928) mengumumkan bahwa

fenomena ini memang benar ada.fenomena ini dan juga absorbsi negativ.kemudian pada tahun

1939 Valentin A. Fabrikant memperkirakan bahwa kemungkinan emisi “short” wave dapat

dikuatkan (bukan gelombang pendek tapi cenderung ke emisi spontan yang waktunya sangat

pendek mungkin dalam orde nanosekon). 1947, W i l l i s E . Lamb and R. C. Rutherford

menemukan spektrum emisi dari atom hidrogen dan dapat di demonstrasikan ke khalayak.

Pada 1950, Alfred Kastler mengusulkan untuk dilakukan penelitian tentang “optical

Pumping” atau memompa elektron ke daerah yang memiliki energi lagi lebih tinggi sehingga

saat relaksasi elektron akan di keluarkan foton dan hasil eksperimennya di laporkan 2 tahun

kemudian oleh Brossel, Kastler, and Winter.16 May 1960, Theodore Maiman Laser

pertama berhasil di fungsikan the Hughes Research Laboratories. Kemudian laser yang sekarang

sudah kita rasakan banyak manfaatnya yaitu untuk pemutar CD, DVD dsb.

Gambar 2.1 Laser

2.2 Pengertian Laser

Kata LASER adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation, yang artinya perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang. Kata kuncinya

adalah “perbesaran” dan “pancaran terangsang” yang akan menjadi jelas kemudian. Laser

merupakan sumber cahaya koheren yang monokromatik dan amat lurus. Cara kerjanya

mencakup optika dan elektronika. Para ilmuwan biasa menggolongkannya dalam bidang

elektronika kuantum. Sebetulnya laser merupakan perkembangan dari MASER, huruf M disini

singkatan dari Microwave, artinya gelombang mikro. Cara kerja maser dan laser adalah sama,

hanya saja mereka bekerja pada panjang gelombang yang berbeda. Laser bekerja pada spektrum

infra merah sampai ultra ungu, sedangkan maser memancarkan gelombang elektromagnetik

dengan panjang gelombang yang jauh lebih panjang, sekitar 5 cm, lebih pendek sedikit

dibandingkan dengan sinyal TV - UHF. Laser yang memancarkan sinar tampak disebut laser -

optik.

2.3 Sifat-sifat Berkas Laser

Laser adalah gelombang-gelombang cahaya yang koheren yang memiliki 4 sifat, yaitu :

1. Cahaya koheren, dengan semua cahaya sefase dengan yang lainnya.Pola inteferensi dapat

diproleh tidak hanya dengan meletakkan dua celah pada berkas laser, tetapi juga dengan

memakai dua berkas laser yang terpisah.

2. Cahayanya hampir ekawarna (Monokromatik).

3. Berkas laser memiliki intensitas sangat tinggi, jauh lebih besar dari cahaya sumber lainnya.

Untuk bisa menimbulkan kerapatan energi sama dengan kerapatan energi pada berkas laser,

benda yang panas harus bertemperatur 1030 K.

4. Berkas laser hampir tidak menyebar (mempunyai satu arah tertentu). Berkas semacam ini

dikirim dari bumi menuju ke cermin pada bulan oleh ekspedisi Apollo 11, tetap merupakan

berkas yang cukup tajam, sehingga terdeteksi ketika kembali ke bumi, walawpun telah

menempuh jarak total lebih dari tiga per empat juga kilometer. Berkas cahaya yang ditimbulkan

dengan cara lain akan menyebar terlau banyak.

2.4 Prinsip Kerja Laser

Terjadinya laser sudah diramalkan jauh hari sebelum dikembangkannya mekanika

kuantum. Pada tahun 1917, Albert Einstein mempostulatkan pancaran imbas pada peristiwa

radiasi agar dapat menjelaskan kesetimbangan termal suatu gas yang sedang menyerap dan

memancarkan radiasi. Menurut dia ada 3 proses yang terlibat dalam kesetimbangan itu, yaitu :

serapan, pancaran spontan (fluorensi) dan pancaran terangsang, artinya memancarkan laser.

Proses yang terakhir biasanya diabaikan terhadap yang lain karena pada keadaan normal serapan

dan pancaran spontan sangat dominan.

Sebuah atom pada keadaan dasar dapat dieksitasi ke keadaan tingkat energi yang lebih

tinggi dengan cara menumbukinya dengan elektron atau foton. Setelah beberapa saat berada di

tingkat tereksitasi ia secara acak akan segera kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, tidak

harus ke keadaan dasar semula. Proses acak ini dikenal sebagai fluoresensi terjadi dalam selang

waktu rerata yang disebut umur rerata, lamanya tergantung pada keadaan dan jenis atom

tersebut.

Kebalikan dari umur ini dapat dipakai sebagai ukuran kebolehjadian atom tersebut

tereksitasi sambil memancarkan foton yang energinya sama dengan selisih tingkat energy asal

dan tujuan. Foton ini dapat saja diserap kembali oleh atom yang lain sehingga mengalami

eksitasi tetapi dapat pula lolos keluar sistem sebagai cahaya. Sebetulnya atom-atom yang

tereksitasi tidak perlu menunggu terlalu lama untuk memancar secara spontan, asalkan terdapat

foton yang merangsangnya. Syaratnya foton itu harus memiliki energy yang sama dengan selisih

tingkat energi asal dan tujuan.

Tinjauan dua tingkat energi dalam sebuah atom E1 dan E2, dengan E1 < E2. Cacah atom

yang berada di masing-masing tingkat energi adalah N1 dan N2. Untuk menggambarkan

distribusi energi pada atom-atom itu dalam kesetimbangan termal berlakulah statistik Maxwell -

Boltzmann :

Persamaan ini menunjukkan bahwa dalam keadaan stimbang N1 selalu lebih besar daripada N2,

tingkat energi rendah selalu lebih padat populasinya dibandingkan dengan tingkat yang lebih

tinggi. Dalam keadaan tak setmbang terjadilah perpindahan populasi melalui ketiga proses

serapan dan pancaran tersebut di atas.

Gambar 2.2. Serapan, pancaran spontan dan pancaran terangsang

Atom-atom di E2 dapat saja melompat ke E1 secara spontan dengan kebolehjadian

transisinya A21 per satuan waktu. Apabila terdapat radiasi dengan frekuensi ν dan rapat energi e (

ν ), terjadilah transisi akibat serapan dari E1 ke E2, dengan kebolehjadian sebut saja B12. e ( ν )

karena terlihat jelas kebolehjadian ini sebanding pula dengan rapat energy fotonnya. Pancaran

spontan ini dapat pula merangsang transisi dari E2 ke E1 akibat interaksinya dengan atom-atom

yang berada dalam keadaan tereksitasi E2, kebolehjadiannya B21. e ( ν ). Sudah tentu semua

transisi yang terjadi di sini berbanding lurus dengan populasi atom di tingkat energi asalnya

masing-masing. Perubahan N2 secara lengkap :

Perubahan populasi ini disebabkan oleh pertambahan akibat serapan dan pengurangan akibat

pancaran. Setelah tercapai kesetimbangan antara atom-atom itu dengan radiasinya, pengaruh

serapan dan pancaran akan saling meniadakan dN2/dt = 0.

Setelah digabungkan dengan persamaan (1), substitusi E2 - E1 = h. n (energi foton yang

dilepaskan pada saat deeksitasi) dan manipulasi aljabar biasa didapatlah persamaan :

Jika persamaan (4) ini dibandingkan dengan distribusi statistik Bose Einstein, tampak bahwa

foton adalah boson, dan persamaan radiasi Planck dengan harga-harga :

Persamaan (6) menunjukkan bahwa kebolehjadian atom-atom tersebut melakukan transisi

serapan adalah sama dengan kebolehjadiannya melakukan transisi akibat pancaran terangsang.

Tetapi pada keadaan normal pengaruh serapanlah yang lebih terasa karena populasi atom lebih

besar di tingkat energi yang lebih rendah.

Dari penjelasan di atas tampaknya ketiga proses : serapan, pancaran spontan dan

terangsang, terjadi melalui suatu persaingan. Laser yang dihasilkan oleh pancaran terangsang

dengan demikian hanya bisa terjadi jika pancaran terangsang dapat dibuat mengungguli dua

proses yang lain. Nisbah laju pancaran terangsang terhadap serapan dapat dihitung sebagai

berikut:

Dari persamaan ini tebukti tidaklah mungkin pancaran terangsang dapat mengungguli serapan

pada kesetimbangan termal, karena N1 yang selalu lebih besar daripada N2. Laser bisa dibuat

hanya jika N2 > N1 yang tentu saja tidak alamiah, keadaan terbalik seperti ini disebut inversi

populasi. Inversi populasi ini harus dipertahankan selama laser bekerja, dan cara-caranya akan

dijelaskan di bagian berikut.

Cara-cara untuk mencapai keadaan inversi populasi ini antara lain adalah

pemompaan optis dan pemompaan elektris. Pemompaan optis adalah penembakan foton

sedangkan pemompaan elektris adalah penembakan elektron melalui lucutan listrik. Untuk

menuju keadaan inversi populasi pemompaan ini harus melakukan pemindahan atom ketingkat

eksitasi dengan laju yang lebih cepat dibandingkan dengan laju pancaran spontannya. Hal ini

dapat dilakukan jika dipergunakan medium laser yang atom-atomnya memiliki tingkat energi

yang metastabil. Sebuah tastabil memerlukan waktu yang relative lebih lama sebelum

terdeeksitasi dibandingkan dengan umurnya di tingkat eksitasinya yang lain.

Dengan demikian pada saat pemompaan terus berlangsung, terjadilah kemacetan lalu

lintas di tingkat metastabil ini, populasinya akan lebih padat dibandingkan dengan populasi

tingkat energi di bawahnya.

Populasi tingkat energi dasar kini sudah terlampaui populasi tingkat metastabil. Bila

suatu saat secara spontan dipancarkan satu foton saja yang berenergi sama dengan selisih energi

antara tingkat metastabil dengan tingkat dasar, ia akan memicu dan mengajak atom-atom lain di

tingkat metastabil untuk kembali ke tingkat dasar.

Gambar 2.3. Tingkat metastabil pada system laser 3 – tingkat

Akibatnya atom-atom itu melepaskan foton-foton yang energi dan fasenya persis sama

dengan foton yang mengajaknya tadi, terjadilah laser. Proses demikian inilah yang terjadi pada

banyak jenis laser seperti pada laser ruby dan laser-laser gas.

Pada laser uap tembaga yang terjadi adalah efek radiasi resonansi, inversi populasi

dicapai dengan cara memperpanjang umur atom tereksitasi terhadap tingkat energi dasar,

sedangkan umurnya terhadap tingkat metastabil tidak berubah. Dengan demikian inverse

populasi terjadi antara tingkat energi tinggi dengan tingkat metastabil. Setelah laser dihasilkan,

atom-atom akan banyak terdapat di tingkat metastabil.

Koherensi keluaran laser bersifat spasial maupun temporal, semua foton memiliki fase

yang sama. Mereka saling mendukung satu sama lain, yang secara gelombang dikatakan

berinterferensi konstruktif, sehingga intensitasnya berbanding langsung kepada N2, dengan N

adalah cacah foton. Jelaslah intensitasnya ini jauh lebih besar dibandingkan dengan intensitas

radiasi tak - koheren yang hanya sebanding dengan N saja.

Syarat penting lainnya untuk menghasilkan laser adalah meningkatkan nisbah laju

pancaran terangsang terhadap laju pancaran spontannya. Nisbah tersebut mudah sekali didapat.

Persamaan (8a) menunjukkan bahwa rapat energi e ( ν ) harus cukup besar agar laser

dapat dihasilkan. Rapat energi foton ini dapat ditingkatkan dengan cara memberikan suatu

rongga resonansi optik. Di rongga itulah rapat energi foton tumbuh menjadi besar sekali melalui

pantulan yang berulang-ulang pada kedua ujung rongga, dan terjadilah perbesaran intensitas

seperti yang ditunjukkan oleh nama laser. Pembuatan rongga resonansi ini merupakan masalah

yang memerlukan penanganan yang paling teliti pada saat membangun suatu sistem laser.

Persamaan (8b) diperoleh dari gabungan (8a) dan (4). Kedua jenis pancaran itu akan

sama pentingnya apabila selisih tingkat energi h. ν memiliki orde yang sama malahan jauh lebih

kecil dibandingkan dengan energi termal k.T. misalnya saja pada gelombang mikro pada suhu

kamar. Oleh sebab itulah laser berenergi tinggi dengan frekuensi yang tinggi pula amat sulit

dibuat, karena pancaran spontan akan lebih terbolehjadi.

2.5 Jenis-jenis LaserTerdapat tiga jenis dasar laser yang paling umum digunakan. Jenis-jenis lainnya masih

dalam taraf perkembangan. Ketiga jenis dasar itu adalah :

(1) Laser yang dipompa secara optis

Pada laser jenis inversi populasi diperoleh dengan cara pemompaan optis. Laser ruby

yang diciptakan pada bulan Juli 1960 oleh Theodore H.Maiman di Hughes Research

Laboratories adalah dari jenis ini. Laser ruby baik sekali diambil sebagai contoh untuk

membicarakan cara kerja laser yang menggunakan pemompaan optis.

Ruby adalah batu permata buatan, terbuat dari Al2O3 dengan berbagai macam

ketakmurnian. Ruby yang digunakan pada laser yang pertama berwarna merah jambu, memiliki

kandungan 0,05 persen ion krom bervalensi tiga ( Cr + 3 ) dalam bentuk Cr2O3. Atom aluminium

dan oksigen bersifat inert, sedangkan ion kromnya yang aktif. Kristal ruby berbentuk silinder,

kira-kira berdiameter 6 mm dan panjangnya 4 sampai 5 cm. Gambar 3 memperlihatkan diagram

tingkat energi yang dimiliki ion Cr dalam kristal ruby.

Gambar 2.4. Diagram tingkat energy Kristal ruby

Laser ini dihasilkan melalui transisi atom dari tingkat metastabil ke tingkat energidasar,

radiasinya memiliki panjang gelombang 6920 A° dan 6943 A°. Yang paling terang dan jelas

adalah yang 6943 A°, berwarna merah tua.

Pemompaan optisnya dilakukan dengan menempatkan batang ruby di dalam tabung

cahaya ini banyak dipakai sebagai perlengkapan kamera untuk menghasilkan kilatan cahaya.

Foton-foton yang dihasilkan tabung ini akan bertumbukan dengan ion-ion Cr dalam ruby,

mengakibatkan eksitasi besar-besaran ke pita tingkat nergy tinggi. Dengan cepat ion-ion itu

meluruh ke tingkat metastabil, di tingkat ini mereka berumur kira-kira 0,005 detik, suatu selang

waktu yang nergy cukup panjang sebelum mereka kembali ke tingkat nergy dasar. Tentu saja

pemompaan terjadi dengan laju yang lebih cepat disbanding selang waktu tersebut sehingga

terjadi energy populasi. Setelah terjadi satu saja pancaran spontan ion Cr, maka beramai-

ramailah ion-ion yang lain melakukan hal yang sama, dan mereka semua memancarkan foton

dengan nergy dan fase yang sama, yaitu laser.

Gambar 2.5. Skema sebuah laser ruby

Jika pada laser ini dibuatkan rongga resonansi optis maka cacah foton yang dipancarkan

dapat dibuat banyak sekali. Rongga resonansinya adalah batang ruby itu sendiri. Batang tersebut

harus dipotong dan digosok rata di kedua ujungnya. Kedua ujung juga harus betul-betul sejajar,

yang satu dilapisi tebal dengan perak dan satunya lagi tipis saja. Akibatnya rapat energi foton

makin lama makin besar dengan terjadinya pemantulan berulang-ulang yang dilakukan kedua

ujung batang ruby, sampai suatu saat ujung yang berlapis tipis tidak mampu lagi memantulkan

foton yang datang, sehingga tumpahlah foton-foton dari ujung tersebut sebagai sinar yang kuat,

monokromatik dankoheren yang tidak lain adalah laser.

Pada saat pancaran terangsang berlangsung, tentu saja tingkat metastabil akan cepat

sekali berkurang populasinya. Akibatnya keluaran laser terdiri dari pulsa-pulsa berintensitas

tinggi yang selangnya masing-masing sekitar beberapa nanodetik sampai milidetik. Setelah

letupan laser terjadi, proses inversi populasi dan perbesaran rapat energy foton dimulai dari awal

lagi, demikianlah seterusnya sehingga terjadi retetan letupanletupan berupa pulsa-pulsa.

Keluaran yang kontinu dapat diperoleh yaitu jika system lasernya ditaruh dalam sebuah kriostat

agar suhu operasi laser menjadi rendah sekali.

Efisiensi laser ruby ini sangat rendah, karena terlalu banyak energi yang harus dipakai

untuk mencapai inversi populasinya. Sebagian besar cahaya dari tabung cahaya tidak memiliki

panjang gelombang yang diharapkan untuk proses pemimpaan sehingga merupakan pemborosan

energi. Walaupun demikian daya rerata dari tiap pulsa laser dapat mencapai beberapa kilowatt

karena selang waktunya yang sangat pendek. Dengan daya sebesar ini laser dapat digunakan

untuk melubangi, memotong maupun mengelas logam.

(2) Laser yang dipompa secara elektris

Sistem laser jenis ini dipompa dengan lucutan listrik di antara dua buah elektroda.

Sistemnya terdiri dari satu atau lebih jenis gas. Atom-atom gas itu mengalami tumbukan dengan

elektron-elektron lucutan sehingga memperoleh tambahan energi untuk bereksitasi.

Perkembangan terakhir dalam perlaseran medium gasnya dapat diganti dengan uap logam, tetapi

hal ini akan mengarah pada perkembangan jenis laser yang lain. Jenis laser uap logam akan

dibicarakan secara tersendiri.

Laser gas mampu memancarkan radiasi dengan panjang gelombang mulai dari spectrum

ultra ungu sampai dengan infra merah. Laser nitrogen yang menggunakan gas N2 merupakan

salah satu laser terpenting dari jenis ini, panjang gelombnag lasernya berada di daerah ultra ungu

(3371 A° ).

Sedangkan laser karbondioksida yang merupakan laser gas yang terkuat memancarkan

laser pada daerah infra merah (10600 A °). Laser gas yang populer tentu saja laser helium-neon,

banyak dipakai sebagai peralatan laboratorium dan pembaca harga di pasar sawalayan. Laser

yang dihasilkan berada di spektrum tampak berwarna merah (6328 A° ). Laser helium-neon ini

merupakan laser gas yang pertama, diciptakan oleh Ali Javan dkk. dari Bell Laboratories pada

tahun 1961. Untuk penjelasan laser gas secara umum laser helium-neon ini dapat diambil sebagai

contoh.

Dalam keadaan normal atom helium berada di tingkat energi dasarnya 1S0, karena

konfigurasi elektron terluarnya adalah 1s2. Pada saat elektron lucutan menumbuknya ato helium

itu mendapatkan energi untuk bereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi seperti 1s0 dan 3s1

dari konfigurasi elektron 1s2s. Begitu atom helium tereksitasi ke tingkat-tingkat itu ia tak dapat

lagi balik ke tingkat dasar, suatu hal yang dilarang oleh aturan seleksi radiasi.

Suatu hal kebetulan bahwa beberapa tingkat energi yang dimiliki atom neon hamper sama

dengan tingkat energi atom helium. Akibatnya transfer energi antara kedua jenis atom itu sangat

terbolehjadi melalui tumbukan-tumbukan . Pada gambar 5 dapat dilihat bahwa atom neon yang

ditumbuk oleh atom helium 1S0 akan tereksitasi ke tingkat 3P1, 3P0, 3P1 , 3P2 dari konfigurasi

elektron 2p55s. Setelah bertumbukan atom helium akan segera kembali ke tingkat energi dasar.

Oleh karena aturan seleksi memperbolehkan transisi dari tingkat-tingkat energi inike

sepuluh tingkat energi yang dimiliki konfigurasi 2p53p, maka atom neon dapat dipicu untuk

memancarkan laser.

Syarat inversi populasi dengan sendirinya sudah terpenuhi, karena pada kesetimbangan

termal tingkat-tingkat di 2p53p atom Ne amat jarang populasinya.

Gambar 2.6. Diagram tingkat energy He dan NeLaser yang dihasilkan akan memiliki intensitas yang paling jelas di panjang gelombang

6328 A° tadi. Sebetulnya pancaran laser He-Ne yang terkuat berada di 11523 A° (infra merah

dekat) yang ditimbulkan oleh transisi dari satu di antara 4 tingkat di 2p54s atom Ne, yang

kebetulan berdekatan dengan tingkat energi 3S1 atom He, ke salah satu dari 10 tingkat energi di

2p53p.

Sistem laser ini berbentuk tabung gas silindris dengan panjang satu meter dan diameter

17 mm. Kedua ujung tabung ditutup oleh dua cermin pantul yang sejajar, disebut cermin Fabry -

Perot, sehingga tabung gas ini sekaligus berfungsi sebagai rongga resonansi optisnya.

Dua buah elektroda dipasang di dekat ujung-ujungnya dan dihubungkan dengan sumber

tegangan tinggi untuk menimbulkan lucutan dalam tabung. Tekanan He dan Ne dalam tabung

adalah sekitar 1 torr dan 0,1 torr, dengan kata lain atom He kira-kira 10 kali lebih banyak

dibandingkan dengan atom Ne. Cacah He yang lebih banyak ini mampu mempertahankan inversi

populasi secara terus menerus, sehingga laser yang dihasilkan juga bersifat kontinu, tidak

terputus-putus sebagai pulsa seperti pada laser ruby. Sifat kontinu ini merupakan keunggulan

laser gas dibanding laser ruby. Laser yang kontinu amat berguna untuk transmisi pembicaraan

dalam komunikasi, musik atau gambar-gambar televisi.

Efisiensi laser He-Ne ini juga rendah, hanya sekitar 1 persen, keluaran lasernya hanya

berorde miliwatt. Sedangkan laser CO2 dapat menghasilkan laser kontinu berdaya beberapa

kilowatt dengan efisiensi lebih tinggi.

Gambar 2.7. Sistem Laser gas

Untuk menghasilkan laser sinar-tampak berwarna-warni, beberapa produsenseperti Laser

Science Inc. misalnya, mengembangkan laser cairan yang dipompanya secara optis oleh sebuah

laser nitrogen. Cairan yang dipakai adalah zat warna yang dilarutkan dalam pelarut semacam

metanol, dsb. Konsentrasi larutan kira-kira 0,001 Milar. Contoh larutan ini adalah LD-690 yang

menghasilkan laser merah ( 6960 A° ) dan Coumarin-440 yang menghasilkan laser ungu ( 4450

A° ). Jenis larutan dapat diubah-ubah sesuai denganwarna yang dikehendaki.

(3) Laser semikonduktor

Laser ini juga disebut laser injeksi, karena pemompaannya dilakukan dengan injeksi arus listrik

lewat sambungan PN semikonduktornya. Jadi laser ini tidak lain adalah sebuah diode dengan

bias maju biasa.

Laser semikonduktor yang pertama diciptakan secara bersamaan oleh tiga kelompok pada

tahun 1962. Mereka adalah R.H. Rediker dkk. (Lincoln Lab, MIT), M.I. Nathan dkk. (Yorktown

Heights, IBM) dan R.N. Hall dkk. (General Electric Research Lab.). Diode-diode yang

digunakan adalah galiun arsenida-flosfida GaAsP (sinar-tampak merah).

Proses laser jenis ini mirip dengan kerja LED biasa. Pancaran fotonnya disebabkan oleh

bergabungnya kembali elektron dan lubang (hole) di daerah sambungan PN-nya. Bahan

semikonduktor yang dipakai harus memiliki gap energi yang langsung, agar dapat melakukan

radiasi foton tanpa melanggar hukum kekekalan momentum. Oleh sebab itulah laser

semikonduktor tidak pernah menggunakan bahan seperti silikon maupun germanium yang gap

energinya tidak langsung. Dibandingkan dengan LED, laser semikonduktor masih mempunyai

dua syarat tambahan.

Yang pertama, bahannya harus diberi doping banyak sekali sehingga tingkat energy

Fermi-nya melampaui tingkat energi pita konduksi di bagian N dan masuk ke bawah tingkat

energi pita valensi di bagian P. Hal ini perlu agar keadaan inversi populasi di daerah sambungan

PN dapat dicapai. Yang kedua, rapat arus listrik maju yang digunakan haruslah besar, begitu

besar sehingga melampaui harga ambangnya. Besarnya sekitar 50 ribu ampere/cm2 agar laser

yang dihasilkan bersifat kontinu. Rapat arus ini luar biasa besar, sehingga diode laser harus

ditaruh di dalam kriostat supaya suhunya tetap rendah ( 77 K ), jika tidak arus yang besar ini

dapat merusak daerah sambungan PN dan diode berhenti menghasilkan laser.

Gambar 2.8. Laser semikonduktor beserta diagram energinya

Pada gambar 7 tampak bahwa di sebagian daerah deplesi terjadi inversi populasi jika

sambungan PN diberi tegangan maju, daerah ini disebut lapisan aktif. Daerah deplesi adalah

daerah di sekitar sambungan PN yang tidak memiliki pembawa muatan listrik bebas. Pada saat

dilakukan injeksi arus listrik melalui sambungan, elektron-elektron di pita konduksi pada lapisan

aktif dapat bergabung kembali dengan lubang-lubang di pita valensi. Untuk arus injeksi yang

kecil penggabungan ini terjadi secara acak dan menghasilkan radiasi, proses ini adalah yang

terjadi pada LED. Tetapi apabila arus injeksinya cukup besar, pancaran terangsang mulai terjadi

di daerah lapisan aktif. Lapisan ini berfungsi pula sebagai rongga resonansi optisnya, sehingga

laser akan terjadi sepanjang lapisan ini. Pelapisan seperti yang dilakukan pada cermin di sini

tidak diperlukan lagi karena bahan diode sendiri sudah mengkilap (metalik), cukup bagian

luarnya digosok agar dapat memantulkan sinar yang dihasilkan dalam lapisa aktif. Kelemahan

sistem laser ini adalah sifatnya yang tidak monokromatik, karena transisi elektron yang terjadi

bukanlah antar tingkat energi tapi antar pita energi, padahal pita energi terdiri dari banyak tingkat

energi.

` Sambungan yang dijelaskan di atas biasa disebut homojunction, karena yang

dipisahkannya adalah tipe P dan N dari substrat yang sama, ayitu misalnya GaAs tadi. Tipe P

GaAs biasanya diberi doping seng ( Zn ) dan tipe N-nya dengan doping tellurium ( Te ).

Sebenarnya hanya sebagian kecil elektronelektron yang diinjeksikan dari daerah N yang

bergabung dengan lubang di lapisan aktif, kebanyakan dari mereka berdifusi jauh masuk ke

dalam daerah P sebelum bergabung kembali dengan lubang-lubang. Efek difusi inilah yang

menyebabkan besarnya rapat arus listrik yang dibutuhkan dalam proses kerja laser

semikonduktor. Tetapi besarnya rapat arus listrik ini dapat diturunkan dengan cara membatasi

gerakan elektron yang diinjeksikan itu disuatu daerah yang sempit, agar mereka tidak berdifusi

kemana-mana. Hal ini dapat dilakukan dengan cara membuat sambungan heterojunction.

Heterjunction yang apling umum dipakai adalah sambungan antara GaAs dan AlGaAs. GaAs

memiliki gap energi yang lebih sempit, sehingga bila ia dijepit oleh dua daerah AlGaAs bertipe P

dan N, elektron-elektron yang diinjeksikan dari daerah N dan lubang-lubang dari daerah P akan

bergabung di GaAs ini, jadi GaAs berfungsi sebagai lapisan aktifnya. Lihat gambar 8.

Gambar 2.9. Diagram energi heterojunction

Laser heterojunction GaAs - AlGaAs dapat bekerja secara kontinu pada suhu kamar

hanya dengan rapat arus minimum sebesar 100 ampere/cm2, 500 kali lebih kecil dibandingkan

rapat arus pada laser GaAs yang homojunction. Keunggulan yang dimiliki laser semikonduktor

lebih banyak dibandingkan dengan kelemahannya. Yang paling nyata adalah dimensi ukurannya,

yaitu hanya sekitar 0,1 x 0,1 x 1,25 mm, sehingga amat cocok untuk peralatan yang dapat

dibawa-bawa. Keunggulan lainnya adalah fleksibilitas gap energi bahan-bahan yang dipakai.

Lebar gap dapat diatur sesuai dengan kebutuhan, yang berarti orang dapat memilih panjang

gelombang laser yang dihasilkannya. Misalnya, substrat indium fosfida ( InP ) yang dipakai pada

laser InGaAsP, laser yangdihasilkan dapat diatur berpanjang gelombang sekitar 1,3 atau 1,55

mikrometer, panjang gelombang dimana gelombang elektromagnetik paling sedikit diserap oleh

bahan serat optik. Hal ini membuat laser InGaAsp menjadi pilihan yang tepat untuk komunikasi

jarak jauh dengan serat optik.

Jenis laser yang memberikan harapan

Ada tiga jenis laser yang layak disebutkan disini. Sekarang ini ketiganya sedang

dikembangkan karena dinilai memiliki potensi untuk memenuhi harapan manusia, yaitu laser

yang kuat dan berefisiensi tinggi. Mereka adalah laser sinar-X, laser elektron bebas dan laser uap

logam.

2.6 Aplikasi LaserTerdapat berbagai jenis laser, dari orde beberapa mW (laser yang digunakan dalam sistem

audio laser disk) hingga beberapa juta watt (laser yang dikembangkan untuk senjata).

Bidang Kedokteran

Sifat laser yang dapat menghasilkan sinar monokromatik (yang tipis) sangat berguna dalam

pembedahan sebagai “pisau”. Kelebihan “pisau laser” dibandingkan dengan pisau bedah

konvensional adalah bahwa sinar laser memotong sekaligus menggumpalkan darah pada saat

yang bersamaan, sehingga mengurangi pendarahan.

Laser juga digunakan untuk memilik jaringan-jaringan yang rusak, misalkan dalam

pemusnahan tumor dan kanker kulit.

Sifat atau fakta bahwa gelombang laser yang berbeda dapat diserap oleh jaringan-jaringan

tertentu digunakan pada operasi (bedah) mata untuk mengatasi keadaan mata yang membesar,

yang disebut glaucoma. Glaucoma disebabkan tekanan cairan (fluida) yang tinggi dalam mata,

hal ini dapat mengarah pada kerusakan saraf optik, yang akhirnya menyebabkan kebutaan. Suatu

operasi laser sederhana (iredectomy) dapat “membakar” untuk membuka sebuah lubang tipis

dalam selaput yang tersumbat, sehingga tekanan cairan yang merusak, dapat diperkecil.

Sifat laser yang menghasilkan berkas sinar yang tipis tetapi intensitasnya cukup untuk

menguapkan apa saja yang dilaluinya juga digunakan dalam pengobatan suatu retina yang lepas

dari koroid. Suatu letusan radiasi laser yang singkat merusakkan permukaan kecil retina, dan

bekas luka jaringan yang dihasilkan dapat “mematri” retina kembali pada koroid.

Pada bulan Juli 1995, rumah sakit mata di Jakarta telah tersedia alat yang disebut Excimer

Laser. Digunakan untuk mengoreksi cacat mata miopia (rabun jauh). Penderita miopia panjang

sumbu bola mata tidak seimbang dengan lengkung korneanya, sehingga sinar yang masuk ke

mata menghasilkan bayangan yang tidak dapat jatuh tepat di retina. Akibatnya pandangan

matapun menjadi buram jika melihat benda-benda jauh, dan harus dikoreksi dengan kaca mata

atau lensa kotak.

Dengan excimer laser, bentuk kornea mata dikoreksi sehingga akhirnya bayangan bisa tepat

jatuh di retina. Artinya kalau kita berkacamata tebal, maka setelah dikoreksi dengan excimer

laser, kita tidak perlu lagi memakai kacamata. Keberhasilan excimer laser sekitar 96 persen.

Excimer laser juga dapat digunakan untuk mengoreksi astigmatisma dan kekeruhan kornea yang

jika tidak ditangani bisa membawa kebutaan.

Laser juga membantu para dokter gigi merapikan gigi pasien yang berantakan, mengobati

luka penderita kencing manis (diabetes), dan bahkan juga dapat terangsang produksi sperma pria

yang mandul.

Bidang Pelayanan

Laser dapat digunakan untuk memeriksa secara teliti dan menghitung total harga pembelian

secara tepat dengan cara menempatkan label kode batang barang diatas meja penghitung yang

disinari dari bawah oleh sinar laser. Untuk keperluan ini digunakan laser helium-neon yang

berdaya rendah dan tidak membahayakan mata.

Bidang Industri

Sinar laser berkekuatan beberapa juta watt sanggup untuk memotong keping baja dengan

lebih cepat dan lebih bersih daripada alat potong konvensional.

Sinar laser yang tinggi baik sekali dalam pengeboran. Kemampuan berkas sinar laser untuk

menempuh jarak yang jauh tanpa menyebar membuatnya sangat berguna untuk para penyelidik,

terutama dalam ketepatan pengeboran jarak jauh, misalnya sebuah pengeboran terowongan

panjang yang pengeborannya dilakukan dari kedua ujungnya.

Bidang Astronomi

Digunakan untuk mengukur jarak bumi – bulan dengan teliti. Dengan menggunakan

kelajuan cahaya (3 x 108 m/s) dan mengukur selang waktu pulsa kirim dan pulsa terima, kita

dapat menentukan bahwa jarak bumi – bulan adalah 380.000 km, dengan ketelitian lebih dari 10

cm. Informasi ini sangat berguna, misalkan dalam membuat prakiraan gempa bumi yang lebih

dapat diandalkan dan juga untuk mempelajari lebih banyak tentang gerakan sistem bumi – bulan.

Teknik ini memerlukan pulsa laser berdaya tinggi sehingga suatu pancaran foton yang dikirim

harus mampu kembali ke teleskop pengumpul di bumi dan terdeteksi (dikenal). Variasi (ragam)

dari metoda ini juga digunakan untuk mengukur jarak titik-titik yang tidak dapat dicapai dari

bumi.

Bidang Fotografi

Penggunaan laser yang sangat menarik adalah dalam menghasilkan bayangan tiga dimensi

dari suatu benda, dalam proses yang disebut holografi. Menunjukkan fotografi sebuah hologram

yang dibuat menggunakan sebuah film silindris.

Bidang Elektronika

Laser solid-state berukuran sangat kecil digunakan dalam sistem audio compact-disk dan

video compact-disk. Penggunaan laser baru akan berkembang dimasa depan, seperti penyaluran

sinyal dengan modulasi cahaya tampak dan penyimpan memori optik (optical memory storage)

dalam komputer.

Bidang Komunikasi

Laser berfungsi untuk memperkuat cahaya, sehingga dapat menyalurkan suara dan sinyal

gambar. Dengan serat optik, pengiriman sinar laser yang membawa sinyal komunikasi pun

menjadi semakin mudah dari satu stasiun relai ke stasiun relai lainnya tanpa banyak kehilangan

energi.

BAB IIIPENUTUP

3.1 Kesimpulan

• Kata LASER adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,

yang artinya perbesaran intensitas cahaya oleh pancaran terangsang.

• Sifat-sifat Berkas Laser

1. Cahaya koheren

2. Cahayanya hampir ekawarna (Monokromatik).

3. Berkas laser memiliki intensitas sangat tinggi

4. Berkas laser hampir tidak menyebar.

• Prinsip Kerja Laser

Laser dibuat dalam tabung pelucutan listrik sama dengan tabung lucutan lampu neon (TL) yang

mengandung 2 jenis gas (15 % helium dan 85 % neon). Ada 3 proses yang terlibat dalam

kesetimbangan itu, yaitu : serapan, pancaran spontan (fluorensi) dan pancaran terangsang, artinya

memancarkan laser. Proses yang terakhir biasanya diabaikan terhadap yang lain karena pada

keadaan normal serapan dan pancaran spontan sangat dominan. Sistem otomer dibuat dari atom *

helium dan neon. Dengan 3 tingkat energi yakni E1 , E2 dan E3 . Sebelum muatan diaktifkan,

atom * tidak tereksitasi. Tingkat energi E1 terisi elektron. Ketika suatu tegangan tinggi diberikan

antara ujung * tabung, terjadilah pelepasan muatan didalamnya. Elektron * dieksitasi ke tingkat *

energi E3 dan E2 . Dalam waktu singkat (10-8 dt) elektron * pada tingkat E3 jatuh ke tingkat E2 .

Tingkat energi E2 ini dinamakan metastabil (metastable state) adalah keadaan saat elektron *

dapat tinggal dalam waktu relatif lama (10-3 dt) dibanding dengan (10-8 dt). Karena E2 punya

kemampuan untuk menahan elektron tinggal lebih lama, maka tingkat E2 terisi elektron * dalam

jumlah besar. Akhirnya tingkat E2 memiliki lebih banyak elektron daripada tingkat E1. Keadaan

ini disebut infersi populasi (population inversion) adalah keadaan yang menunjukkan tingkat E1

yang seharusnya memiliki lebih banyak elektron daripada E2 , dan sebaliknya.

• Jenis-jenis Laser

1. Laser yang dipompa secara optis

2. Laser yang dipompa secara elektris

3. Laser semikonduktor

Jenis laser yang memberikan harapan : laser sinar-X, laser elektron bebas dan laser uap logam.

• Aplikasi Laser

1. Bidang Kedokteran

2. Bidang Pelayanan

3. Bidang Industri

4. Bidang Astronomi

5. Bidang Fotografi

6. Bidang Elektronika

7. Bidang Komunikasi

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, Athur. 1992. Konsep Fisika Modern. Erlangga: Jakarta.

http://www.oocities.org/ikhsan75/prinsiplaser.htm

http://hadirwong.blogspot.com/2009/12/sinar laser.html

http://ms.wikipedia.org/wiki/Laser

http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=makalah+tentang+Laser&source=web&cd=6&ved=0CEQQFjAF&url=http%3A%2F%2Feprints.undip.ac.id%2F1627%2F1%2FDifraksi_Fraunhofer_Sebagai_Metode_Alternatif_Sederhana_untuk_Spektroskopi.pdf&ei=ec5eT_KiLc6IrAefpon4BQ&usg=AFQjCNGOt2k-M3TrVj-WLcRVhIbg68x50w&cad=rja

http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=artikel+Laser.pdf&source=web&cd=7&ved=0CEUQFjAG&url=http%3A%2F%2Feprints.undip.ac.id%2F1627%2F1%2FDifraksi_Fraunhofer_Sebagai_Metode_Alternatif_Sederhana_untuk_Spektroskopi.pdf&ei=ctBeT7_mFoLtrQfpp_ykBg&usg=AFQjCNGOt2k-M3TrVj-WLcRVhIbg68x50w&cad=rja

http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=pembahasan++Laser.pdf&source=web&cd=3&ved=0CCwQFjAC&url=http%3A%2F%2Foc.its.ac.id

%2Fambilfile.php%3Fidp%3D135&ei=YtReT7_VLszKrAeYksCBBg&usg=AFQjCNFR-n0e0hXqVfG5I13tA-Tot8OWRg&cad=rja

http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=prinsip+Laser.pdf&source=web&cd=7&ved=0CEwQFjAG&url=http%3A%2F%2Fep.its.ac.id%2Fwp-content%2Fuploads%2F28D1B8F9d01.pdf&ei=U9VeT7zpLNCxrAfpxpyYBg&usg=AFQjCNGkmkQJeMAeMWxKIF--Oa3w6fxGTg&cad=rja

Pikatan, Sugata. 1991. Laser. Kristal. 4 Juni 1991: 1-11