Pengertian Dioda Laser: Fungsi dam Cara Kerjanya Paling Lengkap

Bengkeltv.id – Pengertian Dioda Laser: Fungsi dam Cara Kerjanya Paling Lengkap. Dioda laser adalah komponen yang mampu menghasilkan radiasi koheren dalam bentuk spektrum sinar inframerah. Pada pkalianngan pertama, dioda laser tampak seperti dioda biasa pada umumnya. Namun, perbedaannya terletak pada kemampuannya untuk menghasilkan sinar inframerah yang terang dan terfokus pada fase tertentu.

Dioda laser memiliki banyak aplikasi dalam berbagai bidang, termasuk bidang medis, teknologi, telekomunikasi, dan banyak lagi.

Dalam artikel ini, kami akan secara komprehensif membahas apa itu dioda laser, mulai dari definisi, fungsi, jenis, simbol grafis, penggunaan, hingga prinsip kerjanya. Jangan lewatkan informasi lengkapnya di bawah ini!

Pengertian Dioda Laser

Laser Diode, atau yang dalam bahasa Indonesia disebut Dioda Laser, merupakan komponen semikonduktor yang mampu menghasilkan radiasi koheren yang dapat terlihat oleh mata manusia atau dalam bentuk spektrum inframerah (Infrared/IR) ketika diberi arus listrik.

Radiasi koheren ini merujuk pada radiasi di mana semua gelombang berasal dari sumber yang sama dan memiliki frekuensi serta fase yang seragam. Kata “LASER” pada dioda ini adalah singkatan dari “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,” yang menggambarkan mekanisme alat yang dapat menghasilkan radiasi elektromagnetik melalui proses pancaran terstimulasi.

Secara umum, radiasi elektromagnetik ini dapat terlihat oleh mata manusia dalam beberapa kasus, tetapi ada juga yang berada di luar jangkauan penglihatan kita. Panjang gelombang yang dihasilkan oleh Dioda Laser Gas pertama kali diperkenalkan pada tahun 1962 oleh seorang ilmuwan yang bekerja di General Electric.

Awalnya, dioda laser hanya merupakan komponen yang mampu menghasilkan sinar laser. Jenis-jenis komponen lain yang juga mampu menghasilkan sinar laser meliputi dye laser, laser gas, laser padat (solid-state laser), dan laser excimer.

Bentuk dan Simbol Dioda Laser

Ini adalah ilustrasi dari bentuk fisik dan simbol komponen dioda laser dalam suatu rangkaian elektronika:

Kontruksi Dioda Laser

Untuk mencapai kinerja maksimal dan fungsi yang efektif, tidak dapat dipisahkan dari peran komponen-komponen yang membentuk dioda laser.

Komponen-komponen penyusun dioda laser meliputi:

Kontak logam
Semikonduktor tipe P
Lapisan intrinsik (area aktif)
Semikonduktor tipe N
Kontak logam

Apa Saja Fungsi Dioda Laser?

Yang membedakan dioda laser dari dioda lain pada umumnya adalah cahaya laser yang dihasilkan. Dalam dioda laser, energi listrik yang masuk dapat langsung diubah menjadi energi cahaya.

“LASER” sendiri adalah singkatan dari “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,” yang mengacu pada cahaya yang dihasilkan melalui proses emisi foton yang distimulasi.

Emisi foton yang distimulasi menghasilkan cahaya laser dengan panjang gelombang, koherensi, dan fase yang seragam. Salah satu ciri khas lainnya adalah bahwa cahaya laser yang dihasilkan tidak merambat secara difus, melainkan meluncur lurus dan terfokus. Inilah yang menyebabkan peningkatan suhu pada akhirnya.

Fungsi dari dioda laser adalah sebagai berikut:

Sebagai alat bantu pengukur jarak.
Sebagai penunjuk laser.
Digunakan sebagai alat bidik.
Membaca kode batang (barcode) khusus.
Digunakan dalam pemotongan laser.
Digunakan dalam peralatan bedah medis.
Digunakan dalam lampu sorot untuk kebutuhan khusus.
Digunakan dalam pemutar VCD/DVD.
Digunakan dalam perangkat spektrometri.
Digunakan dalam komunikasi serat optik, dan banyak aplikasi lainnya.

Cara Kerja Dioda Laser

Secara umum, cara kerja dioda laser dapat dibagi menjadi tiga bagian.

Berikut adalah penjelasan rinci mengenai setiap prinsip kerja dioda laser:

1. Penyerapan Energi

Ketika dioda menerima arus listrik, PN junction (persimpangan PN) secara otomatis akan menyerap energi listrik yang masuk. Energi listrik yang diserap oleh PN junction akan mengalami transformasi untuk mengizinkan transisi ke tingkat energi yang lebih tinggi.

PN junction berperan sebagai tempat untuk elektron dan hole. Ketika arus listrik mengalir melalui persimpangan PN, elektron akan menjadi tereksitasi.

Setelah tereksitasi, elektron akan tetap dalam keadaan terpisah dari hole selama beberapa waktu, yang dikenal sebagai waktu rekomposisi. Penting untuk dicatat bahwa proses tereksitasi elektron ini biasanya hanya berlangsung selama beberapa nano detik.

2. Emisi Spontan

Setelah proses waktu rekomposisi berakhir, elektron dan hole kemudian akan bergabung di PN junction. Proses penggabungan ini menghasilkan transisi, yaitu pergerakan elektron dari tingkat energi tinggi ke tingkat energi rendah.

Ketika transisi ini terjadi, foton dan radiasi elektromagnetik akan diemisikan. Emitasi foton dan radiasi elektromagnetik yang dihasilkan melalui emisi spontan inilah yang akan menciptakan cahaya yang kemudian dikeluarkan oleh dioda laser.

3. Emisi Terstimulasi

Untuk menghasilkan cahaya monokromatik yang lebih intens, diperlukan jumlah foton yang koheren yang lebih besar daripada yang dibutuhkan dalam emisi spontan. Oleh karena itu, diperlukan proses emisi yang terstimulasi.

Dalam rangka mencapai jumlah foton koheren yang lebih besar, cermin refleksi akan ditempatkan pada kedua sisi dioda. Keberadaan cermin refleksi ini membantu menjaga foton yang berasal dari emisi spontan agar tetap terperangkap dalam PN junction.

Ketika jumlah foton yang terperangkap mencapai batas tertentu, foton akan dilepaskan dan sebagian akan keluar. Output foton ini yang akan menghasilkan radiasi monokromatik yang terang dan intens.

Jenis – jenis Dioda Laser

Dioda laser adalah komponen elektronika yang mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Dibandingkan dengan dioda konvensional, cahaya yang dipancarkan oleh dioda laser memiliki intensitas yang lebih tinggi dalam bentuk balok cahaya yang terfokus.

A. Jenis Dioda Berdasarkan Cara Kerjanya

Berdasarkan cara kerjanya, jenis dioda laser dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Injection Laser Dioda (ILD)

Injection Laser Dioda (ILD) mirip dengan teknologi LED (Light Emitting Diode) dalam hal mengubah energi listrik menjadi cahaya. ILD menggunakan waveguide dalam konstruksinya, yang merupakan saluran sempit panjang dengan ujung reflektif.

Pada waveguide, cahaya mengalir melalui PN junction (persimpangan PN) yang berasal dari emisi foton. Cahaya yang masuk ke persimpangan PN diperkuat dan kemudian dipantulkan di dalam waveguide. Akhirnya, cahaya diubah menjadi cahaya yang mengandung emisi terstimulasi yang siap dipancarkan.

2. Optically Pumped Semiconductor Laser (OPSL)

Optically Pumped Semiconductor Laser (OPSL) adalah dioda laser yang berfungsi sebagai sumber pompa. OPSL biasanya menggunakan chip semikonduktor tipe III-V sebagai media optik.

Chip semikonduktor ini berperan sebagai dasar yang membantu menguatkan optik dan sebagai sumber pompa. Dioda laser jenis OPSL memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan ILD, salah satunya adalah opsi pemulihan panjang gelombang. Proses pemulihan ini mengurangi gangguan pada struktur elektroda internal.

B. Jenis Dioda Berdasarkan Strukturnya

Selain berdasarkan cara kerjanya, jenis dioda laser juga dibedakan berdasarkan struktur konstruksinya. Beberapa jenis struktur dioda laser adalah sebagai berikut:

1. Double Heterostructure (Struktur Selubung Gkalian)

Dioda laser tipe ini dikenal sebagai “double heterostructure” karena memiliki struktur dengan dua lapisan selubung yang terbuat dari bahan yang berbeda, yang ditempatkan di sekitar persimpangan PN.

Penggunaan struktur selubung gkalian ini memberikan beberapa keunggulan, salah satunya adalah peningkatan penguatan optik.

2. Quantum Well (Sumur Quantum)

Dioda laser tipe “quantum well” atau “dioda sumur quantum” memiliki lapisan tipis yang berfungsi sebagai “sumur quantum” yang terletak di tengah konstruksinya.

Untuk mencapai energi kuantum, elektron harus mengalami proses transisi dari tingkat energi yang lebih tinggi ke yang lebih rendah. Dibandingkan dengan dioda double heterostructure, dioda quantum well ini memiliki tingkat efisiensi yang lebih tinggi.

3. Separate Confinement Heterostructure (Struktur Selubung Terpisah)

Separate confinement heterostructure adalah perbaikan dari dioda quantum well. Pada tipe ini, komponen “sumur quantum” lebih kecil dan tipis. Struktur selubung gkalian terpisah digunakan dalam pembuatannya.

Penggunaan sumur quantum yang tipis dan kecil meningkatkan efektivitas pancaran cahaya. Tujuan dari dioda jenis ini adalah untuk mengoptimalkan fungsi dioda dengan menambahkan sistem selubung gkalian pada tiga lapisan awal, menciptakan sistem indeks bias yang kecil, dan meningkatkan efisiensi pancaran cahaya.

4. Vertical Cavity Surface Emitting (Pancaran Permukaan Ruang Cembung Vertikal)

Dalam Vertical Cavity Surface Emitting Laser, rongga optiknya berada sepanjang sumbu aliran arus listrik, berbeda dengan tiga tipe dioda sebelumnya yang memiliki rongga optik pada posisi tegak lurus dengan aliran arus.

Baca Juga :

Penutup

Sebagai penutup, dioda laser telah menunjukkan peran penting dalam berbagai aplikasi teknologi saat ini. Memahami pengertian dioda laser tidak hanya penting bagi mereka yang berkecimpung dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknik, tetapi juga bagi siapa saja yang ingin memahami kemajuan teknologi masa kini.

Seiring dengan perkembangan zaman, dioda laser akan terus berinovasi dan menyumbangkan kontribusi yang lebih besar dalam dunia teknologi dan industri.

Mari kita terus eksplorasi dan belajar lebih dalam mengenai teknologi ini agar kita dapat memanfaatkannya dengan maksimal.

Demikianlah artikel bengkeltv.id yang membahas tentang Pengertian Dioda Laser: Fungsi dam Cara Kerjanya Paling Lengkap. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel kami.