Sejarah Pengembangan Sumber Laser
Perjalanan sumber laser adalah kisah luar biasa tentang eksplorasi ilmiah dan inovasi teknologi yang telah membentang selama beberapa dekade, mengubah lanskap sains dan industri modern. Dari konsep teoritis awal hingga pengembangan sumber laser yang praktis dan sangat canggih, evolusi ini telah ditandai oleh tonggak penting dan terobosan.
Asal -usul Teoritis dan Konsep Awal
Landasan teoritis untuk laser diletakkan di awal abad ke -20. Pada tahun 1917, Albert Einstein pertama kali mengusulkan konsep emisi yang distimulasi, yang membentuk dasar untuk operasi laser. Teori ini menjelaskan bagaimana atom yang tereksitasi dapat memancarkan foton yang identik dengan yang merangsangnya, yang mengarah ke amplifikasi cahaya. Namun, butuh beberapa dekade lagi bagi para ilmuwan untuk mencari cara untuk memanfaatkan prinsip ini untuk membuat perangkat praktis.
Pada 1950 -an, gagasan menggunakan emisi yang distimulasi untuk menghasilkan cahaya yang koheren menjadi lebih nyata. Para ilmuwan mulai mengeksplorasi berbagai bahan dan metode untuk mencapai inversi populasi, suatu kondisi penting untuk tindakan laser di mana lebih banyak atom berada dalam keadaan tereksitasi daripada dalam keadaan dasar. Pada tahun 1954, Maser (amplifikasi gelombang mikro dengan emisi radiasi yang distimulasi) dikembangkan. Meskipun beroperasi di wilayah gelombang mikro, Maser menunjukkan kelayakan amplifikasi berbasis emisi yang distimulasi, membuka jalan bagi pengembangan laser.
Kelahiran laser pertama
Laser kerja pertama dibuat pada tahun 1960 oleh Theodore Maiman. Perangkatnya menggunakan kristal ruby sintetis sebagai media penguatan. Maiman memfokuskan lampu flash intensitas tinggi pada batang ruby, yang memompa atom di ruby ke keadaan energi yang lebih tinggi, mencapai inversi populasi. Laser yang dihasilkan memancarkan sinar berdenyut lampu merah pada panjang gelombang 694,3 nanometer. Terobosan ini merupakan tonggak penting, membuktikan bahwa dimungkinkan untuk menghasilkan sinar cahaya tampak yang sangat terkonsentrasi dan koheren melalui emisi yang distimulasi.
Setelah penemuan Maiman, pengembangan sumber laser dipercepat dengan cepat. Pada tahun 1961, laser helium-neon pertama (He-ne) dibangun. Laser gas ini adalah laser gelombang kontinu pertama, yang mampu memancarkan sinar cahaya yang stabil. Laser HE-NE beroperasi pada panjang gelombang 632.8 nanometer, menghasilkan cahaya tampak merah terang, dan dengan cepat menjadi populer dalam aplikasi seperti penyelarasan, holografi, dan pemindaian barcode karena stabilitasnya dan biaya yang relatif rendah.
Ekspansi dan Diversifikasi
Pada 1960 -an dan 1970 -an, para peneliti mengeksplorasi berbagai bahan dan desain untuk mengembangkan berbagai jenis laser. Laser solid-state, seperti laser yttrium aluminium garnet (ND: YAG), muncul sebagai alat yang kuat. Laser ND: YAG, pertama kali ditunjukkan pada tahun 1964, dapat menghasilkan pulsa berenergi tinggi dan cocok untuk aplikasi seperti pemrosesan material dan perawatan medis.
Laser gas juga terus berkembang. Laser karbon dioksida (CO₂), yang beroperasi pada panjang gelombang 10,6 mikrometer di daerah inframerah, dikembangkan. Laser ini dapat menghasilkan daya tinggi dan banyak digunakan dalam pemotongan industri, pengelasan, dan ukiran karena kemampuannya untuk memanaskan dan menguapkan bahan secara efisien.
Kemajuan teknologi di akhir abad ke -20
1980 -an dan 1990 -an menyaksikan kemajuan teknologi yang signifikan dalam pengembangan sumber laser. Laser semikonduktor, juga dikenal sebagai dioda laser, menjadi semakin penting. Dioda laser kompak, efisien, dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam berbagai sistem. Mereka beroperasi dengan menyuntikkan arus listrik ke dalam bahan semikonduktor, yang menyebabkan elektron dan lubang menyatu kembali dan memancarkan cahaya. Laser ini menemukan aplikasi di bidang -bidang seperti komunikasi optik, pencetakan laser, dan elektronik konsumen, seperti CD dan pemain DVD.
Perkembangan penting lainnya adalah munculnya laser serat. Pada 1990 -an, laser serat sudah mulai menjadi terkenal. Laser ini menggunakan serat optik yang didoping dengan elemen langka-bumi sebagai media penguatan. Struktur serat memungkinkan pengurungan cahaya yang efisien dan disipasi panas, memungkinkan pembuatan balok laser berkualitas tinggi, berkualitas tinggi. Laser serat sekarang banyak digunakan dalam manufaktur industri, penelitian ilmiah, dan aplikasi medis karena efisiensi yang tinggi, umur panjang, dan kualitas balok yang sangat baik.
Era modern dan prospek masa depan
Pada abad ke -21, teknologi sumber laser terus berkembang dengan kecepatan yang menakjubkan. Laser ultrafast, yang dapat menghasilkan pulsa dengan durasi sesingkat femtoseconds (10⁻¹⁵ detik) atau bahkan attoseconds (10⁻¹⁸ detik), telah menjadi alat penting dalam penelitian ilmiah, memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari proses ultrafast pada tingkat atom dan molekuler. Laser ini juga digunakan dalam presisi mikro-machining, di mana pulsa ultra-short mereka dapat membungkus bahan dengan zona yang terkena dampak panas minimal.
Ke depan, masa depan sumber laser sangat menjanjikan. Para peneliti sedang mengeksplorasi bahan-bahan baru, seperti bahan dua dimensi dan perovskit, untuk mengembangkan laser dengan sifat baru. Ada juga fokus yang berkembang pada sumber laser miniatur, menjadikannya lebih portabel dan diintegrasikan ke dalam berbagai perangkat, dari elektronik yang dapat dipakai hingga sensor biomedis. Selain itu, upaya sedang dilakukan untuk meningkatkan efisiensi dan kekuatan sumber laser sambil mengurangi biaya mereka, yang selanjutnya akan memperluas aplikasi mereka di berbagai bidang.
Sebagai kesimpulan, sejarah pengembangan sumber laser adalah bukti kecerdikan manusia dan kekuatan penelitian ilmiah. Dari awal yang sederhana hingga sumber laser yang sangat canggih dan beragam saat ini, evolusi ini memiliki dampak mendalam pada industri yang tak terhitung jumlahnya dan terus mendorong inovasi dan kemajuan teknologi.
-- Jack Sun --