BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Aplikasi dari laser sangat bervariasi dan meluas hingga saat ini. Aplikasi laser banyak

ditemukan pada teknik komunikasi, microsurgery, dan aplikasi spektroskopi lainnya

seperti pemisahan isotop dan lainnya. Jenis laser yang beranekaragam memberi

kontribusi penting dalam perkembangan ilmu pengetahuan. Dye laser merupakan salah

satu sumber laser sukses dan dikenal saat ini karena kontribusinya dalam ilmu fisika,

kimia, biologi dan bidang lainnya.

Teknologi laser yang tradisional mengharuskan bahan anorganik untuk menghasilkan

emisi yang sesuai. Beberapa jenis berbeda dari laser anorganik telah dikembangkan untuk

mengemisikan UV, cahaya tampak maupun infra merah pada spektrum elektromagnetik.

Akan tetapi laser anorganik hanya mengemisikan panjang gelombang tertentu.

Kekurangan ini telah dilengkapi oleh dye laser yang mencakup semua cahaya tampak

(visible) dan infra merah dekat. Dibandingkan dengan media lasing dengan gas maupun

zat padat, dye (pewarna) dapat digunakan pada jangkauan panjang gelombang yang lebih

luas.

Teknologi dye laser yang sangat berpengaruh pada perkembangan teknologi saat ini

tentu patut untuk dikembangkan. Oleh karena itu, penyusun menyusun makalah

mengenai dye laser ini.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah ini yaitu:

1.2.1 Bagaimanakah susunan dan jenis dari dye laser?

1.2.2 Bagaimanakah cara kerja dye laser?

1.2.3 Apakah kegunaan dari dye laser?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dari penulisan makalah ini yaitu:

1.3.1 Pada makalah ini hanya membahas mengenai satu jenis laser yaitu dye laser.

1

1.3.2 Pembahasan mengenai kegunaan dye laser tidak dibahas lebih lanjut melainkan

hanya menyebutkan beberapa kegunaannya secara umum.

1.4 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan makalah ini yaitu:

1.4.1 Untuk memahami susunan dan jenis dari dye laser.

1.4.2 Untuk memahami cara kerja dari dye laser.

1.4.3 Untuk mengetahui kegunaan dari dye laser.

1.5 Manfaat Penulisan

Makalah mengenai dye laser ini disusun agar mahasiswa dapat memahami lebih

dalam mengenai salah satu jenis laser atau cara kerja laser pada umumnya.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Kerja Laser

LASER merupakan singkatan dari Light Amplification Stimulated Emission of

Radiation. Laser merupakan alat yang digunakan sebagai penguat (amplification) atau

generator dari gelombang cahaya koheren pada UV, cahaya tampak maupun infra merah.

Prinsip kerja dari laser sesuai dengan namanya yaitu bekerja berdasarkan prinsip

emisi yang distimulasi seperti pada Gambar 2.1 yaitu:

a. Cahaya yang diserap membawa molekul dari ground state S0 ke keadaan

tereksitasi S1.

b. Energi yang diserap hilang sehingga tidak terdapat hubungan fase antara photon

yang teremisikan.

c. Ketika molekul yang tereksitasi mengalami iradiasi oleh lampu flash sesuai

dengan beda energi antara S1 dengan S0, emisi terstimulasi terjadi pada lifetime

rata-rata dari energi yang tereksitasi. Hal ini berarti saat molekul yang tereksitasi

ditumbuk oleh foton maka molekul tersebut akan mengemisikan foton pada

energi, intensitas, fase, dan arah (polarisasi) yang sama.

Gambar 2.1 Prinsip Kerja Laser

Sumber: Shankarling G S & K J Jarag, 2010

Syarat agar emisi terstimulasi dapat terjadi adalah jumlah molekul pada keadaan

tereksitasi S1 lebih besar daripada ground state S0 saat flash. Keadaan dimana molekul

dominan terdapat pada keadaan tereksitasi dibandingkan dengan pada ground state

dikenal dengan population inversion.

3

Gambar 2.2 Skematik Laser

Sumber: Shankarling G S & K J Jarag, 2010

Gambar 2.2 merupakan gambar skematik dari teknik laser yang menunjukkan adanya

medium aktif (AM) sebagai sistem yang bertanggung jawab pada emisi terstimulasi.

Terdapat pula pompa lampu energi (EP) yang menyedikan energi bagi population

inversion. Kemudian untuk cermin 1 dan cermin 2 sebagai cermin paralel yang

menguatkan emisi terstimulasi oleh beberapa bagian melalui rongga laser. Sebagian kecil

dari lampu laser meninggalkan rongga melalui cermin 2.

2.2 Jenis – Jenis Laser

Terdapat beberapa cara untuk klasifikasi dari perbedaan jenis laser yang ada. Laser

dapat diklasifikasikan berdasarkan mode operasional dan berdasarkan bahan yang

digunakan sebagai medium aktif (AM).

Berdasarkan mode operasional dari laser, laser dapat dibedakan menjadi:

Laser gelombang kontinu (CW)

Laser gelombang pulsa

Berdasarkan bahan yang digunakan sebagai medium aktif (AM), laser dapat

dibedakan menjadi empat jenis yaitu:

Laser zat padat (solid laser)

Laser zat cair (liquid laser)

Laser gas (gas laser)

Laser semikonduktor

BAB III

4

PEMBAHASAN

3.1 Susunan Dye Laser

Dye laser ditemukan oleh P. P. Sorokin dan F. P. Schäfer pada tahun 1966. Dye laser

merupakan laser yang menggunakan pewarna organik (organic dye) sebagai medium

lasing dan biasanya menggunakan larutan cair. Pada laser ini, jangkauan panjang

gelombang yang dicakup lebih luas dibandingkan dengan laser dengan medium lasing

berupa gas maupun zat padat. Hal ini menyebabkan laser ini sesuai untuk tunable laser

dan laser pulsa. Selain itu pewarna pada dye laser dapat digantikan dengan yang lainnya

untuk generalisasi perbedaan panjang gelombang dengan laser yang sama diikuti dengan

mengganti komponen optik lainnya pada laser tersebut.

Susunan dari dye laser dijelaskan sebagai berikut.

Pewarna organik (organic dye) yang dicampurkan dengan pelarut yang dapat

tersirkulasi melalui dye cell atau mengalir melalui udara terbuka dengan dye jet.

Sumber energi tinggi dari cahaya diperlukan untuk memompa (pump) cairan

melampaui ambang batas lasing.

Lampu flash cepat tak bermuatan atau laser eksternal biasanya digunakan untuk dye

laser.

Cermin diperlukan untuk mengosilasikan cahaya yang dihasilkan oleh fluorescence

dari dye, hal ini akan diperkuat dengan melewatkannya pada cairan. Cermin output

biasanya memiliki reflektivitas 80% dan cermin lainnya lebih dari 90% seperti pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Cermin Dielektrik pada Dye Laser

Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Laserr_mirror_from_a_dye_laser_for_use_with_rhodamine.JPG

5

Larutan dye biasanya disirkulasikan pada kecepatan tinggi untuk membantu

mencegah absorpsi triplet dan mengurangi degadrasi dari dye.

Sebuah prisma atau kisi difraksi dipasang pada beam path agar terjadi tuning pada

berkas.

Gambar 2.4 Prisma Multiple

Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Multiple_prisms_used_for_tuning_a_dye_laser.JPG

Perkembangan dari dye laser yaitu dengan tersedianya dye laser dalam dye laser zat

padat atau solid state dye laser (SSDL) yang menggunakan dye-doped organic matrices

sebagai medium penguat (gain medium).

3.2 Jenis – Jenis dan Cara Kerja Dye Laser

Terdapat berbagai jenis dye laser berdasarkan struktur yang secara kimia sangatlah

mirip. Contoh umum dari jenis laser ini yaitu: coumarins, xanthenes, dan pyrromethenes

dimana struktur dan komposisi molekul memiliki peranan penting pada spectral emisi.

Jenis dari dye laser yaitu: Coumarin Laser Dyes, Oxazine Dyes (untuk aplikasi pada

tekstil), Xanthene Dyes (Rhodamine 6G), Pyrromethenes (Boron-dipyrromethene dyes

atau BODIPY).

Gambar 2.5 Dye Laser Berdasarkan Rhodamine 6G

Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Coherent_899_dye_laser.jpg

6

Gambar 2.3 menunjukkan dye laser dengan Rhodamine 6G yang mengalami emisi

pada 580 nm (kuning-orange). Berkas laser yang diemisikan adalah cahaya tampak

sebagai garis kuning tipis. Cara kerja laser ini yaitu dengan menggunakan larutan

pewarna orange yang memasuki laser dari kiri, dan dipompa oleh berkas 514 nm (biru-

hijau) dari laser argon. Kemudian mengalir keluar melaui dye jet yang berada dibagian

tengah dari Gambar 2.5.

3.3 Kegunaan Dye Laser

Kegunaan dari dye laser terdapat pada bidang industri dan bidang medis. Aplikasinya

pada bidang industri mencakup pemisahan isotop dari elemen radioaktif penting seperti

Uranium. Uranium digunakan sebagai bahan bakar reaktor tenaga nuklir sebagai sumber

listrik. Uranium yang ada di alam terdiri dari U238, U235, dan U234. Sedangkan aplikasi di

bidang medis mencakup perawatan kulit, menghilangkan tattoo, alat diagnosa, dan

lainnya.

Pada bidang medis, dye laser memiliki keuntungan lebih dibandingkan dengan laser

yang lainnya. Laser ini memiliki sumber yang khas dari radiasi koheren yang dapat

mengalami tuning dari UV hingga infra merah dekat menggunakan ratusan jenis dari

molekul dye.

7

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari pembahasan mengenai dye laser didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut.

1. Dye laser merupakan jenis laser zat cair yang menggunakan pewarna organik

(organic dye) sebagai medium lasing.

2. Prinsip kerja dye laser sama seperti prinsip kerja laser secara umum namun bahan

yang digunakannya berupa zat cair, namun dalam perkembangannya terdapat

solid state dye laser.

3. Dye laser dalam bidang medis digunakan sebagai penghilang tattoo, perawatan

kulit, alat diagnosa.

4. Dye laser dalam bidang industry digunakan sebagai pemisahan elemen radioaktif

seperti Uranium untuk sumber energi tenaga nuklir.

4.2 Saran

Terdapat berbagai jenis dye laser yang berguna bagi berbagai bidang ilmu. Untuk

mendapatkan pemahaman lebih mendalam mengenai jenis dye laser tersebut, disarankan

agar membaca literatur yang ada.

8