Dioda Laser: Pengertian, Fungsi, Jenis, Simbol dan Prinsip Kerja

Pengertian Dioda Laser, Fungsi, Jenis, Simbol dan Aplikasinya - Dioda Laser (Laser Diode) adalah komponen semikonduktor yang dapat menghasilkan radiasi koheren yang dapat dilihat oleh mata ataupun dalam bentuk spektrum infra merah (Infrared/IR) ketika dialiri arus lisrik. Yang dimaksud dengan radiasi koheren adalah radiasi dimana semua gelombang berasal dari satu sumber yang sama dan berada pada frekuensi dan fasa yang sama juga.

Kata Laser merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation yang artinya adalah mekanisme dari suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik melalui proses pancaran terstimulasi. Radiasi elektromagnetik tersebut ada yang bisa dilihat oleh mata normal, ada juga yang tidak dapat dilihat.

Panjang Gelombang (Wavelength) terlihat yang terbuat dari GaAs Dioda Laser pertama kali diperkenalkan oleh Nick Holonyak Jr yaitu seorang ilmuwan yang bekerja di General Electric pada tahun 1962. Pada dasarnya, dioda laser hanyalah salah satu jenis perangkat ataupun teknologi yang dapat menghasilkan sinar laser. Jenis-jenis perangkat ataupun teknologi lainnya yang dapat menghasilkan sinar Laser diantaranya adalah Solid-State Laser, Laser Gas, Dye Laser dan Laser Excimer.

Bentuk dan Simbol Dioda Laser

Berikut bentuk dan simbol dari dioda laser yang perlu kamu ketahui:

bentuk dan simbol dioda laser

Konstruksi Dioda Laser

Gambar di bawah menunjukkan konstruksi disederhanakan dari dioda laser, yang mirip dengan dioda pemancar cahaya (LED). Menggunakan gallium arsenide didoping dengan unsur-unsur seperti selenium, aluminium, atau silikon untuk menghasilkan tipe P dan tipe N bahan semikonduktor.

Sementara dioda laser memiliki lapisan aktif tambahan dari galium arsenide (intrinsik) gallium yang memiliki ketebalan hanya beberapa nanometer, diapit antara lapisan P dan N, secara efektif menciptakan dioda PIN (P-tipe tipe-Intrinsik tipe-N). Di dalam lapisan inilah sinar laser dihasilkan.

konstruksi dioda laser

Prinsip Kerja Dioda Laser

Prinsip Kerja Dioda Laser

Setiap atom menurut teori kuantum hanya bisa menghasilkan energi dalam tingkat wilayah tertentu. Atom tersebut biasanya berada pada keadaan dasar atau saat energinya masih dalam keadaan rendah. Ketika atom-atom tersebut diberikan energi yang cukup sehingga bisa pergi ke salah satu tingkat yang lebih tinggi, maka peristiwa tersebut dinamakan dengan penyerapan.

Setelah atom tidak lagi naik ke tingkat yang lebih tinggi, kemudian berada pada level tertentu dengan waktu yang begitu singkat, maka atom akan kembali pada keadaan dasar. Kemudian atom tersebut akan memancarkan foton dalam proses, proses disini maksudnya adalah untuk emisis spontan. Dalam pemancaran foton yang diserap dan di proses oleh penyerapan dan emisi spontan terjadi di sumber cahaya konvensional.

Atom yang dalam keadaan masih treksitasi akan dihantam oleh foton yang berasal dari luar. Foton yang akan menghantam tersebut mempunyai ketepatan energi yang sangat benar-benar dibutuhkan oleh emisi spontan. Atas kejadi tersebut, maka foton luar meningkat karena sudah ditambahkan dari atom tereksitasi.

Setelah foton dalam keadaan maksimal, maka foton akan dikeluarkan dalam keadaan fase yang sama dan tereksitasi. Proses pengeluaran foton yang tereksitasi ini disebut dengan prinsip kerja dioda laser. Kunci dari laser yang keluar yaitu mempunyai panjang gelombang yang sama dengan cahaya yang dipancarkan

Kelebihan Dioda Laser

Berikut ini adalah beberapa kelebihan Dioda Laser jika dibandingkan dengan teknologi konvensional penghasil Laser lainnya :

1. Ukuran yang Lebih kecil dan Ringan

Dioda Laser memiliki ukuran yang kecil, ada jenis Dioda Laser tertentu yang berukuran kurang dari 1mm dengan beratnya kurang dari 1gram. Dengan demikian, Dioda Laser sangat cocok untuk digunakan pada perangkat Elektronika yang berukuran kecil atau portabel.

2. Membutuhkan Arus Listrik dengan Tegangan yang rendah

Kebanyakan Dioda Laser hanya membutuhkan daya beberapa miliWatt dengan tegangan di sekitar 3 Volt hingga 12 Volt DC. Oleh karena itu, Dioda Laser dapat beroperasi dengan menggunakan sumber daya Baterai.

3. Intensitas Rendah

Dioda Laser memiliki intensitas yang sangat rendah dibandingkan dengan perangkat laser lainnya. Namun Dioda Laser memiliki efisiensi output koheren yang tinggi dan kemudahan dalam modulasi untuk komunikasi dan aplikasi pengendalian. Perlu diketahui bahwa, Dioda Laser tidak dapat digunakan untuk memotong kertas ataupun melubangi baja sehingga relatif aman untuk digunakan pada perangkat konsumen atau rumah tangga.

Meskipun relatif aman, tetap disarankan untuk tidak melihat langsung sinar Laser yang dipancarkan oleh perangkat-perangkat tersebut karena beresiko untuk merusak bagian-bagian sensitif Mata yaitu selaput Retina pada mata.

4. Sudut Beam yang Lebar (Wide-angle Beam)

Bentuk berkas sinar yang lebih lebar dan berbentuk kerucut dan dapat lebih mudah dimodifikasi dengan menggunakan sebuah lensa cembung. Hal ini agak berbeda dengan Laser Konvensional yang hanya berbentuk lurus dan sulit untuk di dimodifikasi kelebarannya.

Aplikasi Dioda Laser

Dioda laser banyak diaplikasikan pada perangkat yang sering kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut beberapa pengaplikasian dari dioda laser:

  • Sistem fiber optik
  • Alat ukur jarak
  • Konsol games
  • Laser printer
  • Laser pointer
  • Remote control
  • Barcode scanner
  • CD/VCD/DVD/Blue-ray Player

Penggunaan Dioda Laser

Berikut beberapa peralatan yang memanfaatkan dioda laser, diantaranya:

  • Dalam bidang industri: Untuk memotong, mengebor, mengelas, mengukir dan lain sebagainya.
  • Dalam bidan telekomunikasi: Dalam bidan telekomunikasi 1.3   dan laser pita 1.5   yang umumnya difungsikan sebagai cahaya utama untuk laser serat silikon lebih sedikit kehilangan transmisi pada pita. Dioda laser dengan pita berbeda biasanya digunakan sebagai sumber pemompaan untuk amplifikasi optik atau tautan optik jarak pendek.
  • Dalam bidang medis: Untuk dapat menghilangkan jaringan-jaringan atau sel yang tidak diinginkan, diagnostik sel kanker dengan menggunakan fluoresensi, pengobatan gigi. Umumnya hasil menggunakan laser jauh lebih baik jika dibandingkan dengan menggunakan pisau bedah.

Jenis Dioda Laser Berdasarkan Cara Kerjanya

Pada dasarnya, Dioda Laser hampir sama dengan Lampu LED yaitu dapat mengkonversi energi listrik menjadi energi cahaya, namun Dioda Laser dapat menghasilkan sinar/cahaya atau Beam dengan Intensitas yang lebih tinggi. Berikut ini adalah Struktur Dioda Laser (Laser Diode) :

struktur dioda laser

Berdasarkan cara kerjanya, Dioda Laser dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu Injection Laser Diode (ILD) dan Optically Pumped Semiconductor Laser.

1. Injection Laser Diode (ILD)

Cara kerja Injection Laser Diode memiliki berbagai kemiripan dengan LED (Light Emitting Diode). Kedua-duanya dibuat berdasarkan proses dan teknologi yang hampir sama. Perbedaan utama pada Dioda Laser adalah adanya sebuah saluran atau kanal panjang yang sempit dengan ujung yang reflektif. Kanal tersebut berfungsi sebagai penuntun gelombang pada cahaya. Kanal tersebut biasanya disebut dengan Waveguide.

Pada pengoperasiannya, arus mengalir melalui persimpangan PN (PN Junction) dan menghasilkan cahaya seperti pada LED (Light Emitting Diode). Pancaran Fotonnya (Photon) disebabkan oleh bergabungnya kembali Elektron dan Lubang (Holes) di daerah persimpangan PN. Namun cahaya tersebut hanya dibatasi didalam waveguide (penuntun cahaya) pada Dioda Laser sendiri. Di Waveguide ini cahaya Laser direfleksikan dan kemudian diperkuat sehingga menghasilkan emisi terstimulasi sebelum dipancar keluar.

2. Optically Pumped Semiconductor Laser

Optically Pumped Semiconductor Laser atau disingkat dengan OPSL ini menggunakan chip semikonduktor III-V sebagai dasarnya, Chip semikonduktor ini bekerja sebagai media penguat optik. Dioda Laser yang terdapat didalamnya berfungsi sebagai sumber pompa. Terdapat beberapa Keuntungan dari Dioda Laser jenis Optically Pumped Semiconductor Laser ini, terutama dalam pemilihan panjang gelombang (wavelenght) dan mengurangi gangguan dari struktur elektroda internal.
Next Post Previous Post