Laser

LASER

LASERHasto HarsonoLies SetyoriniMuhammad RafdiPramitasariDefinisiLASER merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emmision of Radiation. Merupakan mekanisme suatu alat yang memancarkan radiasi elektromagnetik, melalui proses amplifikasi optikal dari photon yg bersifat monokromatis

SejarahTeori dasar oleh A. Einstein 19171947, Willis E Lamb & RC Rutherford emisi terstimulasi pada spektrum Hirogen1959, Gordon Gould: istilah LASERAli Javan: Lser GasRobert N Hall: Laser diodaLaser untuk omersial: barcode scanner (1974)Cara Kerja LaserLaser memiliki 3 baguian pokok: Medium aktif/lasing media (padat, cair atau gas) yang memungkinkan emisi panjang gelombang. Beberapa contoh lasing media : helium-kadmium, argon, krypton, helium-neon, karbondioksida, hidrogen fluorida, uap air, hidrogen sianida dan juga bahan pewarna organik. Tiap jenis lasing media akan menghasilkan panjang gelombang yang berbeda-beda.Sumber energy (arus listrik, pompa lampu atau reaksi kima).Resonant cavity dengan output coupler.Panjang gelombang yang keluar dari laser tergantung pada medium aktif yang tereksitasi.

Panjang Gelombang Laser pada UmumnyaSumber energy memberikan tenaga yang kemudian masuk ke medium aktif dimana terjadi amplifikasi emisi, kemudian resonant cavity meresonansikan emisi tadi berulang ulang dengan menggunakan optical amplifier kemudian keluar dari alat sebagai sinar laser. Mekanisme dari produksi radiasi laser bergantung pada emisi yang distimulasi, dimana energi diekstraksi dari transisi atom atau molekul. Hal ini dikenal sebagi fenomena quantum yang ditemukan oleh Albert Einstein sebagai pemberi ide awal sinar laser.Modulasi emisi ini ternyata dapat diatur menjadi gelombang yang terus menerus / continous atau gelombang yang terputus putus / denyutan / modulated atau pulsed. Keuntungan dari menggunakan pulsed laser adalah tenaga yang lebih besar / high peak power.Ada beberapa jenis pulsed laser berdasarkan mekanisme kerjanya yaitu Q switching, Mode locking, dan Pulsed pumping. Untuk gelombang yang kontinu atau CW satuannya adalah Joule/cm2 sedangkan satuan untuk gelombang yang terputus-putus satuannya adalah W/cm2. Jenis LaserSolid-state lasermaterial telah dikuatkan terdistribusi dalam matriks padat (seperti ruby atau neodymium: yttrium-aluminium garnet laser yag). Laser neodymium-yag memancarkan cahaya inframerah pada 1.064 nanometer (nm).Laser Gas(helium dan helium-neon, hene, merupakan laser gas yang paling umum) memiliki output utama dari lampu inframerah. CO2 laser memancarkan energi jauh dr inframerah, dan digunakan untuk memotong material keras.Laser Excimer(nama ini berasal dari istilah excited dan dimers) menggunakan gas reaktif, seperti klorin dan fluorin, dicampur dengan gas inert seperti argon, kripton atau xenon. Ketika elektrik dirangsang, molekul pseudo (dimer). Ketika lased, dimer menghasilkan cahaya dalam kisaran ultraviolet.Dye lasermenggunakan pewarna organik kompleks, seperti rhodamine 6g, dalam larutan cair atau suspensi sebagai media penguat.Semiconductor laser, kadang-kadang disebut dioda laser, laser yg tidak solid-state. Perangkat elektronik yg menggunakan ini umumnya sangat kecil dan menggunakan daya yang rendah. Mereka dapat dibangun menjadi array yang lebih besar, seperti sumber penulisan dalam beberapa printer laser atau CD player

Manfaat LaserPada bidang industri, sinar laser bermanfaat untuk pengelasan, pemotongan lempeng baja, serta untuk pengeboran.Pada bidang astronomi, sinar laser berdaya tinggi dapat digunakan untuk mengukur jarak Bumi Bulan dengan teliti.Dala bidang fotografi, laser mampu menghasilkan bayangan tiga dimensi dari suatu benda, disebut holografi.Dalam bidang elektronika, laser solid state berukuran kecil digunakan dalam system penyimpanan memori optik dalam computer.Dalam bidang komunikasi, laser berfungsi untuk memperkuat cahaya sehingga dapat menyalurkan suara dan sinyal gambar melalui serat optik.

KekuatanKegunaan1-5 mWLaser penunjuk5 mWPerangkat CD-ROM5-10 mWDVD player atau perangkat DVD-ROM 100 mWKecepatan Tinggi Pembakaran CitraCD-RW250 mWPemakai PembakaranDVD-R16x400 mWMembakar Kotak Perhiasan Dengan Diska Didalamnya Selama4 DetikPercetakan DVD Piringan Ganda 24x1 WLaser Hijau Digunakan Didalam PiringanHolographic Versatile Disc(HVD)1-20 WTidak Dijual Umum, Tetapi Ada Dan Digunakan Untuk Mesin Kecil30-100 WPembedahan CO2100-3000 WPembedahan CO2Dan Laser Ini Digunakan Untuk Pemotongan Di Pabrik5 kWDaya Pengeluarannya Mencapai 1 Cm/Bar100 kWDigunakan Dalam Bidang Persenjataan Efek Biologis Radiasi LaserCedera pada mata : radiasi laser yang cukup kuat, secara teoritis dapat meningkatkan atau memperbesar intensitas cahayanya yang masuk di retina dibandingkan cahaya yang berasal dari sumber cahaya biasa dan bahkan lebih besar dari cahaya yang masuk saat melihat ke arah matahari langsung. Hal ini dapat menyebabkan kebutaan yang permanenCedera termal/panas. Penyebab utama kerusakan jaringan akibat laser adalah karena panas, dimana protein jaringan mengalami denaturasi akibat suhu yang meningkat akibat penyerapan energi dari laser. Biasanya terjadi pada pajanan radiasi laser lebih dari 10 mikrodetik dan dengan panjang gelombang 0.315 m-103 m.

Faktor yang Menentukan Derajat Cedera Mata oleh LaserBeberapa faktor yang menentukan derajat cedera pada mata dari sinar laser:Ukuran Pupil - Menyusutnya diameter pupil mengurangi jumlah total energi yang dikirimkan ke permukaan retina. Ukuran pupil berkisar dari diameter 2 mm di bawah sinar matahari yang cerah dan 8 mm dalam kegelapan (night vision).derajat pigmentasi Semakin banyak pigmen (melanin) maka hasil penyerapan panas akan lebihbesar.ukuran Retina Image - Semakin besar ukuran, semakin besar kerusakan karena suhu kesetimbangan harus tercapai untuk dapat terjadi kerusakan. Tingkat kesetimbangan suhu ditentukan oleh ukuran gambar.Pulse Duration - Semakin pendek waktu semakin besar kemungkinan cedera.Pulse Repetition Rate Semakin cepat repetisi maka , semakin sedikit kesempatan untuk pembuangan panas dan pemulihan.Panjang gelombang - menentukan dimana simpanan energi dan berapa dalam.

Efek Termal Pajanan Laser ditentukan oleh:Koefisien absorpsi dan distribusi dari jaringanBesarnya radiasi dari sinar laserDurasi pajanan dan karakteristik repetisi dari gelombang denyutan yang dipakai (untuk gelombang denyutan, efek bersifat aditif)Aliran darah jaringan setempatLuas jaringan yang terkena

Pertimbangan dalam Penggunaan LaserPertimbangan hygiene industryPotensial hazard berhubungan dengan udara yang dipadatkan, bahan-bahan kryogenok, racun dan bahan-bahan karsinogenik serta kebisingan harus dipertimbangkan. Pembuatan ventilasi yang adekuat harus dilakukan untuk mengurangi racun noxious dan potensial hazard dari fumes serta asap, yang dikeluarkan saat melakukan pengelasan , pemotongan dan interaksi dari target lainnya oleh laser.Bahaya ledakanLampu bertekanan tinggi dan filamennya atau alat las dari laser harus dalam keadaan ditutupi dalam sebuah tempat yang dapat menahan tekanan maksimum yang dihasilkan oleh ledakan atau hancuran dari lampu tersebut. Taget laser dan elemen-elemen dari optical yang dapat hancur saat laser bekerja juga harus dalam keadaan

Pertimbangan dalam Penggunaan LaserBahaya radiasi optik non laserRadiasi ultraviolet dipancarkan dari tabung penembak laser, lampu pompa dan welding laser harus diberikan perlindungan yang sesuai untuk mengurangi paparan sampai pada level yang telah ditetapkan oleh ANSI Z 136.1, OSHA PELs dan/atau ACGIH TLVsBahaya radiasi kolateralRadiasi dihubungkan dengan aktifitas laser atau system laser, contohnya energy frekuensi radio dihubungkan dengan tabung plasma, emisi x-ray berhubungan dengan suplai tenaga ber voltasi tinggi harus dirawat sesuai dengan pedoman yang ditetapkan.Bahaya elektrikalBahaya kebakaran alat laserPembatasan pada sinar laser derajat IV dan penghentian beberapa laser derajat IIIB, dapat menimbulkan risiko kebakaran jika material tertutup tersebut ter papar radiasi melebihi 10 W/cm2. Bahan-bahan plastic juga termasuk bahan material tertutup, tapi bahan-bahan tersebut digunakan dan berpotensi terbakar dan fume beracun yang dikeluarkan sebagai hasil paparan langsung harus dipertimbangkan.

Klasifikasi Bahaya LaserInternational Electrotechnical Commision (IEC) membagi laser menjadi lima kelas :Kelas 1Tidak mengemisikan radiasi laser yang berbahaya dan tidak memberikan bahaya kesehatan. Dianggap eye-safe sehingga tidak diperlukan tindakan pengamanan. Contoh laser di DVD player, scanner di pusat pembelanjaan

Kelas 2 Laser yang dapat dilihat mata, mengemisikan energi yang sangat kecil yang tidak akan berbahaya sekalipun semua sinar masuk ke mata manusia dan terfokus pada retina. Aversion response (reflex kedip, kepala berpaling menjauh) melindungi retina dari sinar ini. Kelas ini memiliki energi (output power) sebesar 1 milliwatt(mW) atau kurang dengan PEL selama 0,25 detik. Contoh laser pointer, alignment laser, barcode scanner.

Klasifikasi Bahaya LaserKelas 3Memberikan bahaya bagi mata karena aversion respons tidak cukup cepat untuk melindungi retina mata sehingga dapat memberikan kerusakan kepada jaringan mata lain seperti kornea dan lensa. Contoh laser untuk penelitian dan laser untuk tujuan militer. Kelas 3 ini dibagi lagi menjadi kelas 3A dan 3B. Dimana kelas 3A adalah laser yang energy output power sebesar satu hingga lima kali dari AEL (Accessible Emmision Limits) kelas 1 atau kelas 2 namun output irradiance tidak melebihi occupational exposure limit dari kelas yang lebih rendah.Kelas 3A memiliki maximum power output sebesar 5mW dan kelas 3B sebesar 500mW.Kelas 4Mempunyai potensi bahaya kebakaran, bahaya kesehatan kulit. Semua laser yang digunakan untuk operasi dan proses industri seperti untuk kegiatan pengelasan / welding atau memotong masuk kedalam kelas ini. Semua laser dengan rata rata energy power output melebihi 500mW / 0,5 W masuk dalam kelas ini.

Semua laser kelas 3 dan 4 yang tertutup / enclosed sehingga bahaya energy radiasinya tidak terdeteksi dapat digolongkan menjadi kelas 1. Laser ini disebut juga embedded laser.Laser kelas 4 memberikan bahaya untuk kulit sedangkan laser kelas 1 hingga 3 tidak memberikan bahaya untuk kulit.Batas Paparan Maximum Exposure Permissible Limit (MPE) 3Detail mengenai MPE diatur dalam standard yang ditetapkan ANSI Z136.1-2007Waktu pengoperasian mesin laser biasanya disesuaikan menjadi :0,25 detik; waktu yang dibutuhkan manusia untuk menghindar dari cahaya yang terang disebut juga aversion response (reflex kedip dan memalingkan kepala). Waktu ini sebagai dasar untuk laser kelas 2.10 detik; waktu optimum yang diperkirakan dari kasus terburuk / worst case paparan sinar infra merah ke mata.600 detik; waktu optimum yang diperkirakan dari kasus terburuk / worst case paparan terhadap visible diffuse reflections, contohnya saat sedang melakukan alignment.30.000 detik; waktu yang mewakili 8 jam kerja paparan kerja / occupational exposure.

Program Keamanan Laser ANZI Z136.11. Administrasi: SOP Kebijakan Keselamatan Laser di tempat kerja.Pemasangan tanda peringatan.Penetapan wewenang dan tanggung jawab untuk evaluasi dan pengendalianbahaya laser kepada Laser Safety Officer.Pengelolaan insiden (near accidents) dan kecelakaan termasuk pelaporan,investigasi, analisa dan tindakan perbaikan.Pelatihan dan pendidikan personel yang terlibat dalam penggunaan dan pemeliharaan laser.Pembentukan Komite Keselamatan Laser.Pembentukan Program Jaminan Kualitas termasuk pemeriksaan rutinperalatan laser.Kehadiran personel lain (buddy sistem) selama pemeliharaan untuk memberikanpertolongan pertama dan untuk meminta bantuan dalam kasus cedera atau kecelakaan.Penggantian dan pemeriksaan mata berkala (konsultasikan dengan Standar ANSI Z136.3).

Kontrol Teknik Local exaust fan.Fail safe methods (misalnya, jendela otomatis untuk melindungi mata pengguna dari sinar laser yang terpantul).Lock and key system,untuk mencegah aktivasi laser oleh orang yang tidak berwenang.Menghilangkan permukaan ruangan yang reflektif. Penutup Jendela (jika perlu) untuk menyerap sinar laser yang tersebar.Built-in Interlocks akses panel dan penutup otomatis untuk melindungi personil.Penguncian area pengendalian laser agar orang yang tidak berwenang tidak dapat memasuki area tersebut.

Alat Perlindungan DiriPelindung mata yang tepat.Sistem ventilasi yang memadai.Pelindung pakaian dan sarung tangan.Program perlindungan diri termasuk pelatihan dalam pemeliharaan dan penggunaan peralatan pelindung diri.

Sejak tahun 1975, WHO tidak menganjurkan medical surveillance untuk test fungsi mata secara rutin karena paparan laser hanya bersifat akut dan selalu dideteksi secara cepat. Saat ini, pemeriksaan mata dan penglihatan secara menyeluruh hanya dilakukan pada kasus trauma dan dicurigai overexposure.Untuk peralatan komersial yang dijual kepada konsumen, WHO merekomendasikan maksimal hanya sampai laser kelas 2 saja.