Jenis dan Operasi Laser

Laser diklasifikasikan berdasarkan medium penguat dan pemompaannya, serta dioperasikan dalam rezim kontinu atau berdenyut yang dihasilkan oleh Q-switching dan mode-locking.

Definition

Kategorisasi laser berdasarkan medium penguat dan mekanisme eksitasi, serta mode operasi, gelombang kontinu atau berdenyut, di mana daya keluaran dan struktur temporalnya dikendalikan.

Scope

Topik ini mengkaji kelas-kelas utama laser dan cara kerjanya. Ini mencakup laser gas seperti helium-neon dan karbon-dioksida, laser solid-state seperti rubi, neodymium, dan titanium-safir, laser dioda semikonduktor, laser pewarna dan serat, serta panjang gelombang karakteristik dan metode pemompaannya. Ini juga mencakup rezim operasi: keluaran gelombang kontinu, dan pembangkitan pulsa pendek dan ultrashort oleh Q-switching dan mode-locking, bersama dengan daya puncak dan durasi pulsa yang dihasilkan. Ini menghubungkan fisika penguatan yang mendasari dengan berbagai perangkat praktis.

Core questions

• Medium penguat apa yang digunakan dalam laser dan panjang gelombang apa yang dihasilkannya?
• Bagaimana laser yang berbeda dipompa untuk menciptakan inversi populasi?
• Bagaimana Q-switching dan mode-locking menghasilkan pulsa pendek?
• Apa saja pertukaran yang membedakan operasi gelombang kontinu dari operasi berdenyut?

Key concepts

• laser gas
• laser solid-state
• laser dioda semikonduktor
• laser serat
• operasi gelombang kontinu
• Q-switching
• mode-locking
• pulsa ultrashort

Key theories

Klasifikasi berdasarkan medium penguat

Laser dikelompokkan sebagai laser gas, solid-state, semikonduktor, pewarna, dan serat; medium penguat menentukan panjang gelombang yang tersedia, efisiensi, dan daya, serta menentukan pemompaan yang sesuai dengan cahaya, arus listrik, atau lucutan.

Operasi berdenyut oleh Q-switching dan mode-locking

Q-switching merusak dan kemudian tiba-tiba mengembalikan faktor kualitas rongga untuk melepaskan energi yang tersimpan sebagai pulsa nanodetik yang intens, sementara mode-locking memfasekan banyak mode longitudinal bersama-sama untuk menghasilkan deretan pulsa pikodetik atau femtodetik.

Clinical relevance

Jenis laser yang berbeda cocok untuk penggunaan medis yang berbeda: laser karbon-dioksida untuk pemotongan jaringan lunak, laser neodymium dan erbium untuk prosedur oftalmologi dan dermatologi, laser excimer untuk pembentukan kembali kornea, dan laser dioda untuk fotokoagulasi, dengan operasi berdenyut memungkinkan interaksi jaringan yang tepat dan kerusakan kolateral rendah.

History

Maiman membangun laser pertama, perangkat rubi berdenyut, pada tahun 1960; Javan dan rekan-rekannya mendemonstrasikan laser gas helium-neon kontinu tak lama setelah itu, dan kelompok Hall menghasilkan laser dioda semikonduktor pertama pada tahun 1962. Dekade-dekade berikutnya menambahkan laser karbon-dioksida, pewarna, serat, dan titanium-safir serta teknik Q-switching dan mode-locking.

Key figures

• Theodore H. Maiman
• Ali Javan
• Robert N. Hall

Seminal works

• svelto2010
• salehteich2019

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara laser gelombang kontinu dan laser berdenyut?

Laser gelombang kontinu memancarkan berkas stabil dengan daya konstan, sementara laser berdenyut memusatkan energinya dalam semburan singkat, mencapai daya puncak yang jauh lebih tinggi daripada daya rata-ratanya untuk aplikasi yang membutuhkan paparan intens dan singkat.

Bagaimana pulsa femtodetik ultrashort dihasilkan?

Mode-locking memaksa banyak mode longitudinal laser untuk berosilasi dengan hubungan fase yang tetap, sehingga mereka berinterferensi untuk membentuk pulsa yang sangat pendek yang bersirkulasi dalam rongga dan dipancarkan sebagai deretan reguler.