{:en}American and English Postgraduate Students Discovered a New Laser{:}{:id}Mahasiswa Pascasarjana Amerika, Inggris Temukan Laser Baru{:}

{:en}Semiconductor laser is an important component of any kind of sensor, including microchemical sensor. This laser is also essential for many kinds of medical scanner. Therefore, the discovery of a new laser becomes imperative in many fields, including air quality monitoring, medical diagnosis, national security, and many kinds of chemical application. This new type of laser was found in Princeton University by a pair of postgraduate students; Kale Franz, a postgraduate student from Princeton’s Claire Gmachl in Mid-Infrared Technologies for Health and the Environment (MIRTHE) Center and Stefan Metzel, a temporary student from University of Sheffield, England. Kale Franz (Princeton University) and Stefan Metzel (University of Sheffield), inventors of quantum cascade laser. Thispair, under the guidance of Prof. Gmach made a small metalic laser device called “quantum cascade laser” only to find out that this device accidentally emits two–not one–laser beams. The first beam is a regular laser light, while the second one has unusual characteristics. This other light does not need much energy. Kale Franz explained, “This discovery will bring new ideas for laser physics. If we can turn off the regular light, we can finally use laser that is better and energy saving.” Metzel, a temporary student in Princeton, is interested in the unique characteristics of the second beam in studying this phenomenon. This beam, like all lasers, is consisted of coherently sequenced photon. In laser light, photon moves in sequence, making laser have different colors, lights, and characteristics. Regular light from the sun, regular chemical reaction, or electric lamp has non-sequential photon. It is ordinary to make laser from gallium arsenide or other semiconductos by flowing electric currents through specially manipulated circuit that makes electrons experience excitation to the higher energy level, then fall and result in photon emission, which is sequenced in the process. Lasers like this is used in media, laser pointers, and other devices. Princeton’s device, quantum cascade laser is a special form of semiconductor laser that is produced in nano scale. Its thickness is only one tenth of the human hair. Its length is 3 mm and it consists of a layer as thick as atoms from a different semiconductor. This layer radiates photon that is emitted in sequence. The second light from quantum cascade laser was identified because of its shorter wave length than the primary light. Unlike regular laser that gets weaker in high temperature, the power of this laser increases until a certain point. This is the characteristic that is unable to be explained with conventional theories. This new laser was discovered in quantum cascade laser, nano semiconductor infrared laser as shown above. This laser emits two lights and works better in high temperature. The pair explained this phenomenon through the concept of quantum mechanics from electron momentu,. Traditional laser was produced by electrons in balance, wherein most of them have high energy and almost zero momentum. This new laser is resulted from electrons with more momentum and low and unbalanced energy. Franz explained, “This shows that, contrary to what we believe, electrons are useful for laser emission although not in a balanced condition.” In traditional laser, low momentum from electrons cause photons to be sucked back in a large amount, decreasing efficiency. The new laser decreases this phenomena up to 90 percent, enabling the development of lasers that currently exist. The new laser also increases performance by increasing the power of emission in higher temperature. Quantum cascade laser emits far and in the middle of infrared range, unlike regular laser. This IR is perfect for chemical detection. Further study that is being conducted to discover how to isolate and optimize the new type of laser and perhaps also expand it to the visible lasers. This research was funded by the National Science Foundation (NSF) and was reported in Nature Photonics journal. Source: Frank Wojchiechowski, http://beritaiptek.istecs.org/{:}{:id}

Laser semikonduktor adalah komponen penting dari segala macam sensor, termasuk sensor mikro kimiawi. Laser ini juga sangat penting untuk berbagai jenis scanner medis.

Oleh karena itu, penemuan dari sinar laser baru menjadi sangat penting bagi berbagai macam bidang, termasuk pengawasan kualitas udara, diagnosis medis, keamanan negara, dan berbagai macam aplikasi kima. Laser tipe baru ini ditemukan di Princeton University oleh sepasang mahasiswa pascasarjana; Kale Franz, mahasiswa pasca sarcana Princeton’s Claire Gmachl di Mid-Infrared Technologies for Health and the Environment (MIRTHE) Center dan Stefan Metzel, seorang mahasiswa sementara asal University of Sheffield, Inggris.

Kale Franz (Princeton University) dan Stefan Metzel (University of Sheffield), penemu quantum cascade laser.

Pasangan ini, di bawah bimbingan Prof. Gmach, membuat sebuah peralatan laser metalik kecil yang dinamakan “quantum cascade laser”, hanya untuk menemukan bahwa secara tidak disengaja alat ini memancarkan dua -bukan satu- sinar laser. Sementara sinar pertama adalah sinar laser biasa, sinar kedua memiliki sifat yang tidak biasa, termasuk bahwa sinar ini tidak membutuhkan banyak energi. Kale Franz menjelaskan, “Penemuan ini akan membawa ide-ide baru bagi fisika laser. Jika kita bisa mematikan sinar yang biasa, akhirnya kita akan menggunakan laser yang lebih baik dan hemat energi.”

Metzel, seorang pelajar sementara di Princeton, tertarik pada sifat-sifat unik sinar kedua ketika memperdalam fenomena ini. Sinar ini, seperti seluruh laser, terdiri atas photon terurut yang koheren. Dalam sinar laser, photon bergerak secara berurutan, membuat laser memiliki warna, sinar, dan sifat yang berbeda. Sinar biasa dari matahari, reaksi kimia biasa, atau lampu listrik, memiliki photon yang tak berurut.

Adalah biasa untuk membuat laser dari gallium arsenide atau semikonduktor lain dengan melewatkan arus listrik melalui sirkuit yang dimanipulasi khusus, menyebabkan elektron tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, lalu jatuh, dan menghasilkan emisi photon yang terurut dalam prosesnya. Laser seperti ini digunakan dalam media, laser pointer, dan alat lain. Alat Princeton, “quantum cascade laser”, adalah bentuk spesial dari laser semikonduktor yang diproduksi dalam skala nano. Tebalnya sepersepuluh dari rambut manusia, panjangnya 3 mm, dan terdiri atas lapisan setebal atom dari semikonduktor yang berbeda. Lapisan ini memancarkan photon yang terpancar secara berurut.

Sinar kedua dari quantum cascade laser diidentifikasi karena panjang gelombang yang lebih pendek daripada sinar utama. Tidak seperti laser biasa yang melemah pada temperatur tinggi, kekuatan laser ini meningkat sampai pada titik tertentu. Sifat inilah yang tak dapat dijelaskan dengan teori konvensional.

Laser baru ini ditemukan di alat quantum cascade laser, laser inframerah semikonduktor nano, seperti yang ditunjukkan di atas. Laser ini memancarkan dua sinar, dan bekerja lebih baik di temperatur tinggi.

Laser baru ini ditemukan di alat quantum cascade laser, laser inframerah semikonduktor nano, seperti yang ditunjukkan di atas. Laser ini memancarkan dua sinar, dan bekerja lebih baik di temperatur tinggi.

Pasangan tersebut menjelaskan fenomena ini melalui konsep mekanika kuantum dari momentum elektron. Laser tradisional diproduksi oleh elektron dalam kesetimbangan, dimana sebagian besar memiliki energi tinggi dan momentum hampir nol. Laser baru ini hasil dari elektron energi rendah dan tak-setimbang, yang memiliki momentum lebih. Franz menjelaskan, “hal itu menunjukkan, berlawanan dengan apa yang kita yakini, elektron berguna untuk emisi laser meskipun dalam keadaan tak setimbang.”

Dalam tradisional laser, momentum rendah dari elektron menyebabkan photon dalam jumlah besar dihisap ulang, mengurangi efisiensi. Laser baru mengurangi fenomena ini sampai 90 persen, memungkinkan pengembangan dari laser yang ada sekarang. Laser baru juga meningkatkan performa dengan meningkatkan kekuatan pancaran di temperatur yang lebih tinggi.

Quantum cascade laser memancar di rentang infrared tengah dan jauh, tidak seperti laser biasa yang terlihat. Sinar IR ini sangat sempurna untuk deteksi kimiawi.

Penelitian lebih lanjut sedang dilakukan untuk mengetahui bagaimana mengisolasi dan mengoptimasi laser jenis baru, dan mungkin memperluasnya ke laser terlihat.

Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation (NSF) dan dilaporkan di jurnal Nature Photonics.

Sumber : Frank Wojchiechowski, http://beritaiptek.istecs.org/

{:}
Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on whatsapp
WhatsApp

Dicari Kontributor Web Fisika

Anda ingin bergelut di dunia jurnalisme sains, sembari berkontribusi membangun web jurusan?

Ayo Tunggu Apalagi

Daftarkan diri anda, untuk kemajuan bersama
Daftar
0 0 vote
Rating Artikel
Subscribe
Notify of
guest
0 Respon
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x
id_IDBahasa Indonesia