Laser Berdenyut: Laser Q-Switch vs Laser Mode Lock

Dalam memperoleh output laser yang berupa pulsa (tidak kontinyu), maka mekanisme Q-switching adalah metode paling umum yang digunakan untuk mewujudkan hal tersebut. Mekanisme Q-switching diperoleh dengan memodulasi faktor kualitas (Q-factor atau disingkat sebagai Q saja) dari cavity laser sehingga pulsa yang pendek namun sering dengan nilai Q-factor yang tinggi dapat dihasilkan. Nilai Q yang tinggi menandakan rugi yang rendah dalam setiap siklus osilasi.

Ketika menganalisis laser Q-switch, yang menjadi parameter adalah daya minimum dan maksimum untuk menghasilkan efek Q-switch (power treshold) dengan satuan miliwatt, laju pengulangan (repetition rate) dengan satuan kilohertz, lebar pulsa (pulsewidth) dengan satuan mikrosekon,  panjang gelombang terjadinya mode (mode wavelength) dalam satuan nanometer, dan rasio sinyal ke gangguan (signal to noise ratio) dalam satuan dB. Untuk lebih mempermudah, silahkan cek tabel 1 berikut:

Tabel 1. Parameter yang digunakan untuk menganalisis laser Q-switch

Parameter

Satuan

Power Treshold mW
Repetition Rate kHz
Pulsewidth Us
Mode or peak wavelength Nm
Signal to Noise Rasio dB

Jenis laser pulsa lainnya adalah laser pulsa mode lock, perbedaannya adalah pada laju pengulangannya. Laju pengulangan pada laser Q-Switch berada dalam rentang kHz, sedangkan pada laser mode locked biasanya berada dalam rentang MHz. Selain itu, lebar pulsa dari Q-Switch berada pada rentang milisekon hingga nanosekon. Ketika menaikkan daya pemompa, maka laju repetisi dan lebar pulsa juga akan berubah pada Q-switch sedangkan hal ini tidak terjadi pada laser mode lock. Semakin besar daya pemompanya, maka laju pengulangannya akan meningkat sementara lebar pulsanya akan mengecil,

Dikarenakan lebar pulsa inilah, penelitian mengenai laser Q-switch marak dilakukan. Lebar pulsa yang besar memiliki banyak aplikasi penting seperti pada pemrosesan material, pengobatan, pengindraan lingkungan, dan eksperimen nonlinear. Selain aplikasinya yang luas, Q-switched laser memiliki berbagai keunggulan seperti efisiensi yang tinggi, fleksibilitas, compactness, dan kualitas berkas yang memiliki spatial yang tinggi.

Ada dua cara untuk menghasilkan pulsa Q-switched, yakni secara aktif dan pasif. Contoh cara aktifnya dengan memanfaatkan modulator elektro-optik sedangkan contoh cara pasifnya adalah menggunakan saturable absorber Q-switching. Diantara 2 metode tersebut, metode pasif lebih mudah dan lebih ekonomis untuk memproduksi laser pulsa dibandingkan yang metode aktif. Metode aktif membutuhkan tambahan saklar elektronik. Dalam implementasinya, digunakan laser fiber. Lebih lanjut, laser fiber memiliki keuntungan signifikan dibandingkan komponen optik besarnya, pengisian berkas yang lebih robust, stabilitas terhadap lingkungan, dan semua perlakuan yang diinginkan dalam dunia nyata.

Saturable absorber yang ideal memiliki penyerapan pada rentang panjang gelombang yang luas (broadband absorption), waktu recovery yang sangat cepat, intensitas saturasi yang rendah, kedalaman modulasi yang sesuai, dan batasan daya maksimum serta waktu dan biaya yang efisien dalam merealisasikannya.

Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Nur Abdillah Siddiq

Nur Abdillah Siddiq

Mahasiswa S3 Fisika ITS, menekuni bidang Optoelektronik dan Elektromagnetika Terapan. Sangat mencintai aktivitas membaca dan mendesain. Profil lebih lengkap dapat dilihat di www.facebook.com/fisrek

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar