Tugas laser II

Ini merupakan salah satu tugas laser II saya, yach dari pada tersimpan begitu saja mendingan saya posting kemari******

LASER KARBON DIOKSIDA

Pendahuluan

Masalah utama dalam laser gas adalah bagaimana atom dirangsang secara terpilih ke tingkat tertentu dalam jumlah yang cukup untuk mencapai pembalikan populasi. Mekanisme utama untuk rangsangan yang digunakan dalam laser gas adalah dengan kejutan electron. Misalkan atom jenis A dirangsang dalam tabung pengosongan muatan dengan carai ini ke keadaan meta stabil. Jika tabung pengosongan muatan juga berisi atom jenis lain B yang keadaan rangsangannya sangat dekat dengan keadaan maka dapat terjadi perpindahan energi resonansi dan atom B di naikkan dari keadaan perangsang. Jika laju perpindahan rangsangan lebih besar daripada laju perubahan radiasi dari keadaan terangsang, populasi dari keadaan terangsang atom B akan naik dengan mantap dan keadaaan demikian akan banyak populasinya. Sehingga kembalikan terjadi antara keadaan tersebut dengan keadaan lain proses seperti inilah yang juga terjadi pada laser karbon dioksida, dimana menggunakan perpindahan antara keadaan-keadaan fibrasi dari keadaan elektronik yang sama keadaan dasar, dengan tingkat fibrasi dari berbagai keadaan elektron yang dinamakan fribronik dengan osilasi pertama garis berada pada daerah infrared sedangkan pada daerah kedua berada pada daerah violet.

Prinsip Kerja Laser CO2

Medium aktiv dari laser Co2 adalah campuran dari karbon dioksida, nitrogen dan helium. Tetapi masing-m,asing gas memainkan peran yang berbeda-beda. Karbon dioksida mengemisikan cahaya, molekul CO2 merupakan eksitasi pertama , dan CO2 ini akan bervibrasi.
Mode dasar dari vibrasi molekul CO2 ada tiga, dengan mode vibrasi yang berlainan : (i) mode tarikan simetris (frekuensi ν1 ), (ii) mode bengkok (ν2 ), dan mode (iii) mode tarik asimetris (ν3 )

Laser menggunakan campuran CO2, N2 dan He, menunjukkan skema tingkat energi vibrasi untuk keadaan dasar elektronis molekul CO2 dan N2. Tanda-tanda yang digunakan untuk menggolongkan berbagai tingkat vibrasi merupakan tanda-tanda yang digunakan dalam spektroskopi. Tanda nm1p berarti, n kuanta dengan frekuensi ν1, m kuanta dengan frekuensi ν2 dan p dengan frekuensi ν3. Vibrasi bengkok dua kali mengalami degenerasi: keduanya dapat terjadi dalam bidang gambar atau tegak lurus bidang gambar. Vibrasi bengkok melekul sebenarnya merupakan kombinasi tepat dari dua vibrasi ini. Subskrip 1 menunjukkkan momentum angular dari getaran ini sekitar sumbu molekul dalam satuan ћ, jadi 0200 menunjukkan bahwa 2 vibrasi bergabung memberikan momentum angular 1 = 0.

Lucutan (discharge) dilewatkan tabung yag berisi co2, electron membetur molekul ke tingkat tigkat elektrolisis dan vibrasi-vibrasi yang lebih tiggi penambang tumbukan electron untuk rangsangan ke tingkat 00 % sangat besar. Tingkat ii juga di dipengaruhi oleh perpidahan tanpa radiasi dari tingfkat-tingkat terangsang atas. Perpidahan energi resonansi dari molekul lain, seperti N2, yang di tambah ke gas, menaikkan efisien pemompaan. Tingakat vibrasi V=1 dari N2 berdekatan dengan tingkat 00°1 dari CO2.perangsangan N2 dari tigkat V=0 sampai V=1 oleh tumbukan elektron merupaka proses yang sangat efisien dan tigkat V=1 merupakan tingkat meta stabil dari 2.
Pembalikan populasi antara tingkat 00°1 dan tingkat-tingkat 02°0 dan 10°0, yang tercapai dengan proses di atas, mengarah ke osilasi laser dekat 9,6 pw dan 10,6 pm. dari dua perpindahan ini, perpindahan yag terakhir diperoleh utuk memberikan keluaran daya Cw dari beberapa kilowatt, efisiesiya 30% yang sangat istimewa.

Agar perpidahan ini menimbulka efek laser, waktu melurah dari tigkat atas da bawah harus memenuhi syarat:

τ atas >>t bawah.

Waktu meluruh pada hakekatnya tergantung pada laju tumbukan dan dapat ditentukan dari tekanan parsial

CO2 (1,5 Torr), N2 (1,5 Torr) dan He (12 Torr)

Masa hidup dari tingkat atas didapatkan sama dengan τ atas ̃ m detik.
Helium sebagai fungsi dari tingkat rendah 1000, 0200 dan 0100 sangat dekat mencapai keseimbangan panas dalam waktu yang sangat singkat. Perlu peluruhan dari tingkat paling rendah 0100 ke keadaan dasar sangat cepat; jika tidak akan terjadi akumulasi molekul dalam tingkat ini; dan akan menggagalkan pembalikan invers populasi.

He memiliki pengaruh besar pada masa hidup tingkat ini. Untuk tekanan parsial yang diberikan diatas, masa hidup dari tingkat bawah didapatkan 20μ detik. Namun hal ini tidak hanya fungsi He, untuk menghindari populasi tingkat laser rendah dengan rangsangan panas, diperlukan agar temperature C02 dingin. Jadi jika N2 membantu menaikkan populasi dari tingkat atas, maka HE membantu mengurangi populasi dari tingkat bawah.

Struktur Dalam Laser CO2

Pengklasifikasian laser CO2 dalam beberapa tipe didasarkan pada struktur dalam, ada beberapa parameter yang dilibatkan dan menjadi kata kunci, seperti tekanan gas, arus gas, jenis rongga laser dan metoda eksitasi. Banyak sekali kombinasi yang telah di demonstrasilkan di laboratorium, namun hanya sedikit sekal;I yang dpat digunakan secara praktis.

Jenis jenis laser CO2

Ada beberapa jeis lase CO2 yaitu:
1. Sealed Tube laser
2. Pandu gelombang laser
3. Longitudinal flowing gas Laser
4. Transverse flow Laser

Referensi

Joseph T. Verdayen, 2000, Laser Electronics, Third Edition, ptrentice hall series in solid state physics electronics
John Wilson and John Hawkes, 1939, Optoelectronics An Introduction, Third Edition, Prentice hall