Empat Pilar – Cara Kerja Dioda Laser : Pengertian, Simbol dan Jenisnya Secara Lengkap. Yuk, kita pelajari Cara Kerja Dioda Laser , Pengertian, Simbol dan Jenisnya Secara Lengkap dalam artikel ini.
Temukan berbagai informasi, mulai dari sejarah, prinsip kerja, hingga aplikasi di kehidupan sehari-hari!
Teknologi laser telah berkembang pesat dalam beberapa dekade terakhir. Salah satu jenis laser yang sering digunakan adalah dioda laser.
Artikel ini akan membahas tentang Cara Kerja Dioda Laser, Pengertian dan Cara Kerjanya Secara Lengkap, mulai dari sejarah, prinsip kerja, aplikasi, hingga jawaban atas pertanyaan umum yang sering diajukan.
Pengertian Dioda Laser
Dioda Laser atau Laser Diode adalah sebuah komponen semikonduktor yang mampu menghasilkan sinar koheren yang bisa dilihat oleh mata atau dalam bentuk spektrum infra merah (Infrared/IR) saat dialiri arus listrik.
Sinar koheren sendiri adalah sinar yang berasal dari satu sumber yang sama, memiliki frekuensi dan fasa yang sama pula.
Istilah “Laser” merupakan singkatan dari “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” yang berarti suatu mekanisme yang memancarkan radiasi elektromagnetik melalui proses pancaran terstimulasi.
Radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dapat terlihat oleh mata normal atau tidak dapat terlihat.
Gambar Simbol Dioda Laser
Pada rangkaian elektronika, simbol dioda laser juga mempunyai lambang gambar yang mudah dikenali. Adapun simbol dioda laser akan dilambangkan melalui ilustrasi pada gambar berikut:
Konstruksi dan Karakteristik Dioda Laser
Sebelum membahas Cara Kerja Dioda Laser, Nah dioda laser tersusun dari beberapa bagian, seperti yang tersebut di bawah ini:
- Kontak logam
- Semikonduktor tipe P
- Area aktif atau Instrinsik layer
- Semikonduktor tipe N
- Kontak logam
Struktur dioda laser Homojunction memiliki pelat logam yang diletakkan di antara semikonduktor tipe P dan N pada lapisan intrinsik.
Lapisan intrinsik merupakan area aktif dioda yang ditingkatkan volumenya sehingga lebih banyak elektron dan hole dapat terkumpul di area ini.
Oleh karena itu, cahaya yang dihasilkan saat elektron dan hole bergabung menjadi lebih terang dibandingkan dengan dioda led.
Cahaya yang dihasilkan oleh dioda laser berasal dari area intrinsik dan dapat difokuskan menggunakan lensa optik.
Seluruh komponen dioda ini dilindungi oleh kemasan logam untuk menjaga konstruksi semikonduktor di dalamnya dari pengaruh luar.
Cara Kerja Dioda Laser
Cara kerja dioda laser terbagi dalam tiga langkah utama, yaitu Penyerapan energi, emisi spontan, dan emisi terstimulasi. Untuk lebih jelasnya simak pejelasan berikut ini.
1. Penyerapan energi
Dioda laser dibentuk oleh persimpangan PN yang berisi elektron dan hole. Ketika tegangan listrik diterapkan pada dioda, elektron dalam persimpangan PN akan menyerap energi dari sumber tegangan dan berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi.
Hole terbentuk pada tahap awal ketika elektron tereksitasi. Sementara itu, elektron tetap dalam keadaan tereksitasi tanpa bergabung dengan hole dalam waktu yang sangat singkat yang disebut recombination time. Durasi waktu ini berlangsung dalam satuan nano detik.
2. Emisi spontan
Setelah melewati fase recombination time, elektron akan bergabung dengan hole yang ada di persimpangan PN. Pada saat bergabung, terjadi transisi energi pada elektron dari tingkat yang tinggi ke tingkat yang lebih rendah.
Perubahan energi tersebut menghasilkan pancaran foton atau radiasi elektromagnetik. Cahaya yang dikeluarkan oleh dioda laser merupakan hasil pancaran foton tersebut.
3. Emisi terstimulasi
Dibutuhkan lebih banyak foton koheren dari dioda laser daripada foton yang dipancarkan melalui proses emisi spontan.
Oleh karena itu, cermin pantul sering dipasang pada kedua sisi dioda untuk menangkap foton yang dipancarkan melalui emisi spontan di persimpangan PN hingga jumlahnya mencapai ambang batas.
Foton yang terperangkap ini akan memicu elektron yang tereksitasi untuk bergabung kembali dengan hole.
Kondisi ini menghasilkan pelepasan foton tambahan dalam fase yang sama dengan foton awal, sehingga output foton yang dihasilkan menjadi lebih diperkuat.
Ketika jumlah foton melebihi ambang batas, foton akan lepas dari cermin dan sebagian akan memantul, menghasilkan cahaya koheren monokromatik yang sangat terang.
Jenis-Jenis Dioda Laser
Setelah memahami Cara Kerja Dioda Laser, selanjutnya terdapat 3 jenis dioda laser dengan konstruksi bagian yang berbeda :
1. Jenis Double Heterostructure
Jenis dioda laser ini memiliki lapisan selubung tambahan yang terbuat dari bahan yang berbeda, yang ditempatkan di antara dua jenis semikonduktor P dan N. Setiap lapisan antar-bahan yang berbeda ini disebut sebagai heterostruktur.
Dikarenakan memiliki dua heterostruktur selubung, jenis dioda laser ini disebut sebagai tipe heterostruktur ganda.
Kelebihan dari jenis dioda laser ini adalah memberikan penguatan optik yang lebih besar.
2. Quantum Well
Dioda laser tipe sumur kuantum (Quantum Well) memiliki lapisan tengah yang tipis yang berperan sebagai sumur kuantum.
Ketika elektron bertransisi dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah, ia dapat mencapai tingkat energi kuantum.
Keuntungan dari jenis dioda laser ini adalah lebih baik dari segi efisiensi.
3. Separate Confinement Heterostructure
Lapisan tengah pada jenis dioda laser sumur kuantum sangat tipis untuk membatasi pancaran cahaya dengan efektif.
Untuk mengatasi kekurangan ini, diciptakan jenis dioda laser baru dengan sistem selubung ganda terpisah.
Dua lapisan tambahan ditambahkan di atas tiga lapisan awal. Lapisan tambahan ini memiliki indeks bias yang kecil sehingga membantu membatasi pancaran cahaya dengan efektif.
4. Vertical Cavity Surface Emitting
Tipe dioda laser ini berbeda dengan ketiga jenis dioda laser sebelumnya. Pada tiga jenis dioda laser sebelumnya, rongga optik ditempatkan tegak lurus dengan arus listrik.
Namun, pada jenis dioda laser ini, rongga optik ditempatkan sepanjang sumbu arus.
Selain keempat jenis dioda laser di atas, masih ada beberapa jenis dioda laser lain yang diproduksi, antara lain:
- Quantum cascade
- Interband cascade
- Distributed Bragg Reflector
- Distributed Feedback
- External Cavity
- Vertical External Cavity
Aplikasi Dioda Laser
Berikut adalah Aplikasi Dioda Laser yang perlu kalian ketahui :
1. Dunia medis
Dioda laser digunakan untuk menghilangkan jaringan dan tumor yang tidak diinginkan. Selain itu, dioda laser juga digunakan dalam pengobatan gigi.
2. Instrumentasi ilmiah
Instrumen seperti spektrometer, range finder, dan pengukuran tanpa kontak juga menggunakan dioda laser.
3. Peralatan Elektronik
Printer laser, pemutar CD dan DVD, serta komunikasi serat optik juga menggunakan dioda laser.
4. Dunia industri
Dalam aplikasi industri, dioda laser digunakan sebagai sumber sinar laser berintensitas tinggi untuk memotong, mengebor, dan mengelas.
5. Telekomunikasi
Dioda laser dengan panjang gelombang 1,3 µm dan 1,55 µm digunakan sebagai sumber cahaya utama di telekomunikasi.
Fungsi Dioda Laser
Berikut beberapa contoh penggunaan dioda laser dalam berbagai bidang:
- Teknologi pemutar DVD/VCD
- Printer laser
- Komunikasi serat optik
- Pembaca barcode
- Penghilangan sel kanker
- Penghilangan katarak
- Teknologi sistem LIDAR
- Perangkat spektrometri
- Alat pemotong material dengan presisi.
Kelebihan dan Kekurangan Dioda Laser
Sudah tahu Cara Kerja Dioda Laser? Berikutnya sama seperti jenis komponen elektronik lainnya, dioda laser memiliki kelebihan dan kekurangan. Berikut adalah kelebihan dan kekurangan dari dioda laser:
1. Kelebihan
- Daya operasional dioda laser lebih rendah dibandingkan dengan perangkat pemancar cahaya lainnya.
- Ukuran dioda laser yang kecil memudahkan dalam penanganannya.
- Cahaya yang dihasilkan oleh dioda laser memiliki efisiensi yang tinggi.
2. Kekurangan
- Harga dioda laser relatif lebih mahal dibandingkan dengan perangkat pemancar cahaya lainnya.
- Cahaya yang dihasilkan oleh dioda laser dapat berdampak buruk pada mata.
Penutup
Demikianlah pembahasan dari empatpilar.com mengenai Cara Kerja Dioda Laser: Pengertian, Simbol, dan Jenisnya Secara Lengkap yang telah kita bahas bersama.
Semoga informasi mengenai Cara Kerja Dioda Laser ini, dapat membantu Kalian untuk lebih memahami konsep dioda laser, serta memperkaya pengetahuan Kalian tentang komponen elektronik yang satu ini.
Dengan menguasai pengertian, simbol, dan berbagai jenis dioda laser, kita diharapkan mampu memanfaatkannya dalam berbagai aplikasi sesuai kebutuhan dan keinginan kita.
Tentu, dioda laser bukanlah satu-satunya komponen elektronik yang penting dalam kehidupan sehari-hari.
Namun, memahami cara kerja dan jenis-jenisnya merupakan langkah awal yang baik dalam mempelajari lebih lanjut mengenai teknologi laser dan aplikasi praktisnya.
Selamat belajar dan teruslah eksplorasi dunia elektronika untuk menciptakan inovasi yang bermanfaat bagi kehidupan kita. Kata Pencarian TerpopulerLaser diodes
