Diktat kuliah.pdf - Fisika Universitas Padjadjaran

Agar dapat diproduksi inversi populasi dalam bahan aktif, maka interaksi antaracahaya dengan material/bahan harus cukup kuat, mungkin dengan menggunakan lampuberintensitas cukup tinggi pada frekuensi ν = ν 0 . Karena pada kesetimbangan termal( / g ) ( N )N > , absorpsi lebih dominan daripada emisi terstimulasi, maka cahaya1 1 2g2datang akan lebih banyak menghasilkan transisi 1→2 daripada 2→1, sehinggadiharapkan akan terjadi inversi populasi. Namun kenyataannya tidak pernah terjadi(setidaknya pada kasus steady state). Jika g 2 N 2 = g 1 N 1 , proses absorpsi dan emisiterstimulasi saling mengkompensasi, sehingga material menjadi transparan. Keadaanini disebut two-level saturation. Populasi inversi tidak akan pernah bisa dihasilkan olehmaterial dengan dua tingkatan energi (two-level).Agar terjadi inversi populasi, maka harus dilakukan pada three-level atau fourlevel,seperti ditunjukkan pada Gb. 1.4.pumping3 3fast decayfast decay22pumpinglaserlaser1fast decay(a)1(b)0Gambar 1.4. Skema laser (a). three-level, dan (b). four-levelDalam laser three-level, atom-atom tereksitasi ke tingkatan/level-3, kemudian meluruhdengan cepat ke level-2, sehingga inversi populasi terjadi antara level-2 dan level-1,maka terjadilah laser. Dalam laser four-level, atom-atom tereksitasi dari keadaan dasar(level-0) ke level-3, kemudian meluruh secara cepat ke level-2 dan terjadi inversipopulasi antara level-2 dan level-1, sehingga terjadi emisi terstimulasi (laser).Peluruhan cepar dapat terjadi dari level-1 ke level-0 yang umumnya non-radiatif. Jikadibandingkan antara kedua sistem laser diatas, maka jelas, bahwa inversi populasi lebihmudah terjadi pada four-level daripada three-level laser.6