Pena penunjuk
Pena penunjuk atau penunjuk laser atau pena laser adalah perangkat genggam kecil dengan sumber daya (biasanya baterai) dan dioda laser yang memancarkan sinar laser cahaya tampak berdaya rendah koheren yang sangat sempit, dimaksudkan untuk digunakan untuk menyorot sesuatu yang menarik dengan meneranginya dengan titik terang kecil berwarna terang.
Lebar sinar yang kecil dan daya yang rendah dari penunjuk laser tipikal membuat sinar itu sendiri tidak terlihat di atmosfer yang bersih, hanya menunjukkan titik cahaya saat mengenai permukaan buram. Penunjuk laser dapat memproyeksikan sinar yang terlihat melalui hamburan dari partikel debu atau tetesan air di sepanjang jalur sinar. Laser hijau atau biru berkekuatan lebih tinggi dan berfrekuensi lebih tinggi dapat menghasilkan sinar yang terlihat bahkan di udara bersih karena hamburan Rayleigh dari molekul udara, terutama bila dilihat dalam kondisi cahaya sedang hingga redup. Intensitas hamburan seperti itu meningkat ketika berkas-berkas ini dilihat dari sudut dekat sumbu berkas. Penunjuk seperti itu, khususnya dalam kisaran keluaran lampu hijau, digunakan sebagai penunjuk objek astronomi untuk tujuan pengajaran.
Penunjuk laser membuat alat pensinyalan yang kuat, bahkan di siang hari, dan mampu menghasilkan sinyal yang terang untuk kendaraan pencarian dan penyelamatan potensial menggunakan perangkat yang murah, kecil, dan ringan dari jenis yang dapat dibawa secara rutin dalam kit darurat.
Ada masalah keamanan yang signifikan dengan penggunaan penunjuk laser. Sebagian besar yurisdiksi memiliki batasan pada laser di atas 5 mW. Jika ditujukan ke mata seseorang, penunjuk laser dapat menyebabkan gangguan penglihatan sementara atau bahkan kerusakan penglihatan yang parah. Ada laporan dalam literatur medis yang mendokumentasikan cedera permanen pada makula dan kehilangan penglihatan permanen berikutnya setelah sinar laser dari penunjuk laser menyinari mata manusia. Dalam kasus yang jarang terjadi, titik cahaya dari penunjuk laser merah mungkin dianggap disebabkan oleh pembidik laser.[1] Saat diarahkan ke pesawat di malam hari, penunjuk laser dapat menyilaukan dan mengalihkan perhatian pilot, dan undang-undang yang semakin ketat telah disahkan untuk melarang hal ini.
Ketersediaan murah modul laser dioda inframerah (IR) hingga 1000 mW (1 watt) output telah menciptakan generasi laser pointer solid-state yang dipompa IR, frekuensi dua kali lipat, hijau, biru, dan ungu diode dengan daya tampak hingga 300 mW. Karena komponen IR tak kasat mata dalam pancaran laser kasat mata ini sulit untuk disaring, dan juga karena memfilternya memberikan panas ekstra yang sulit dihilangkan dalam paket "penunjuk laser" saku kecil, ia sering dibiarkan sebagai komponen pancaran di pointer daya tinggi yang lebih murah. Komponen IR yang tidak terlihat ini menyebabkan potensi bahaya ekstra pada perangkat ini saat diarahkan ke objek dan orang di sekitar.
Warna dan panjang gelombang
Penunjuk laser awal adalah laser gas helium-neon (HeNe) dan menghasilkan radiasi laser pada 633 nanometer (nm), biasanya dirancang untuk menghasilkan sinar laser dengan daya keluaran di bawah 1 miliwatt (mW). Penunjuk laser paling murah menggunakan dioda laser merah tua di dekat 650 panjang gelombang nm. Yang sedikit lebih mahal menggunakan 635 merah-oranye dioda nm, lebih mudah terlihat karena kepekaan mata manusia lebih besar pada 635 nm. Warna lain juga dimungkinkan, dengan 532 laser hijau nm menjadi alternatif yang paling umum. Penunjuk laser kuning-oranye, pada 593,5 nm, kemudian tersedia. Pada bulan September 2005 pointer laser biru genggam di 473 nm menjadi tersedia. Pada awal 2010 laser pointer " Blu-ray " (sebenarnya ungu) pada 405 nm mulai dijual.
Kecerahan yang tampak dari suatu titik dari sinar laser bergantung pada daya optik laser, reflektifitas permukaan, dan respons kromatik mata manusia . Untuk daya optik yang sama, sinar laser hijau akan tampak lebih terang daripada warna lain, karena mata manusia paling sensitif pada tingkat cahaya rendah di wilayah spektrum hijau (panjang gelombang 520–570 nm). Sensitivitas menurun untuk panjang gelombang yang lebih panjang (lebih merah) dan lebih pendek (lebih biru).
Daya output penunjuk laser biasanya dinyatakan dalam miliwatt (mW). Di AS, laser diklasifikasikan oleh American National Standards Institute[2] dan Food and Drug Administration (FDA)—lihat Keamanan laser#Klasifikasi untuk detailnya. Penunjuk laser yang terlihat (400–700 nm) beroperasi pada kurang dari 1 daya mW adalah Kelas 2 atau II, dan penunjuk laser terlihat beroperasi dengan 1–5 daya mW adalah Kelas 3A atau IIIa. Laser Kelas 3B atau IIIb menghasilkan antara 5 dan 500 mW; Laser Kelas 4 atau IV menghasilkan lebih dari 500 mW. Kode Peraturan Federal FDA AS menetapkan bahwa "produk laser demonstrasi" seperti penunjuk harus mematuhi persyaratan yang berlaku untuk perangkat Kelas I, II, IIIA, IIIB, atau IV.[3]
| Warna | Panjang gelombang |
|---|---|
| Merah | 638 nm, 650 nm, 670 nm |
| Oranye | 593 nm |
| Kuning | 589 nm, 593 nm |
| Hijau | 532 nm, 515/520 nm |
| Biru | 450nm, 473nm, 488nm |
| Ungu | 405 nm |
Merah
Ini adalah petunjuk paling sederhana, karena dioda laser tersedia dalam panjang gelombang ini. Pointer adalah yang paling umum dan kebanyakan bertenaga rendah. Pointer laser merah pertama yang dirilis pada awal 1980-an adalah perangkat besar dan berat yang dijual seharga ratusan dolar.[4] Saat ini, mereka jauh lebih kecil dan lebih murah. Panjang gelombang yang paling umum adalah ca. 638 dan 650 nm.
Hijau
Laser pointer hijau [5] muncul di pasaran sekitar tahun 2000 dan merupakan jenis laser DPSS yang paling umum (juga disebut diode-pumped solid-state frequency-doubled, DPSSFD). Mereka lebih kompleks daripada penunjuk laser merah standar, karena dioda laser tidak umum tersedia dalam rentang panjang gelombang ini. Lampu hijau dihasilkan melalui proses multi-langkah, biasanya dimulai dengan daya tinggi (biasanya 100–300 mW) dioda laser infra merah aluminium gallium arsenide (AlGaAs) yang beroperasi pada 808 nm. 808 cahaya nm memompa kristal yang didoping neodymium, biasanya eodymium-doped yttrium orthovanadate (Nd:YVO 4 ) atau neodymium-doped yttrium aluminium garnet (Nd:YAG), atau, yang lebih jarang, neodymium-doped yttrium lithium fluoride (Nd:YLF)), yang lebih dalam di inframerah pada 1064 nm. Tindakan penguat ini disebabkan oleh transisi elektronik dalam ion neon neodymium, Nd(III), yang ada di semua kristal ini.
Beberapa laser hijau beroperasi dalam mode pulsa atau quasi-continuous wave (QCW) untuk mengurangi masalah pendinginan dan memperpanjang masa pakai baterai.
Pengumuman pada tahun 2009[6] tentang laser hijau langsung (yang tidak memerlukan penggandaan) menjanjikan efisiensi yang jauh lebih tinggi dan dapat mendorong pengembangan proyektor video berwarna baru.
Pada tahun 2012, Nichia[7] dan OSRAM[8] mengembangkan dan memproduksi dioda laser hijau berdaya tinggi (515/520 nm), yang dapat memancarkan laser hijau secara langsung.
Karena bahkan laser hijau berdaya rendah terlihat pada malam hari melalui hamburan Rayleigh dari molekul udara, penunjuk jenis ini digunakan oleh para astronom untuk dengan mudah menunjukkan bintang dan konstelasi. Penunjuk laser hijau dapat hadir dalam berbagai kekuatan keluaran yang berbeda. 5 pointer laser hijau mW (kelas II dan IIIa) adalah yang paling aman untuk digunakan, dan apa pun yang lebih kuat biasanya tidak diperlukan untuk tujuan penunjuk, karena sinar masih terlihat dalam kondisi pencahayaan gelap.
Biru
Penunjuk laser biru dalam panjang gelombang tertentu seperti 473 nm biasanya memiliki konstruksi dasar yang sama dengan laser hijau DPSS. Pada tahun 2006 banyak pabrik mulai memproduksi modul laser biru untuk perangkat penyimpanan massal, dan ini juga digunakan dalam laser pointer. Ini adalah perangkat penggandaan frekuensi tipe DPSS. Mereka paling sering memancarkan sinar pada 473 nm, yang dihasilkan oleh penggandaan frekuensi 946 nm radiasi laser dari kristal Nd:YAG atau Nd:YVO4 yang dipompa dioda (kristal yang didoping Nd biasanya menghasilkan panjang gelombang utama 1064 nm, tetapi dengan cermin lapisan reflektif yang tepat dapat juga dibuat untuk lase pada panjang gelombang neodymium non-pokok "harmonik tinggi" lainnya). Untuk daya keluaran tinggi, kristal BBO digunakan sebagai pengganda frekuensi; untuk kekuatan yang lebih rendah, KTP digunakan. Perusahaan Jepang Nichia menguasai 80% pasar dioda laser biru pada tahun 2006.[9] Beberapa vendor kini menjual laser pointer dioda biru terkolimasi dengan daya terukur melebihi 1.500 mW. Namun, karena kekuatan yang diklaim dari produk "penunjuk laser" juga mencakup daya IR (hanya dalam teknologi DPSS) yang masih ada dalam pancaran (untuk alasan yang dibahas di bawah), perbandingan berdasarkan komponen biru visual yang ketat dari laser tipe DPSS tetap bermasalah, dan informasinya seringkali tidak tersedia. Karena harmonik neodymium yang digunakan lebih tinggi, dan efisiensi konversi penggandaan frekuensi yang lebih rendah, fraksi daya IR diubah menjadi 473 nm sinar laser biru dalam modul DPSS yang dikonfigurasi secara optimal biasanya 10–13%, sekitar setengah dari tipikal untuk laser hijau (20–30%).
Laser memancarkan sinar ungu pada 405 nm dapat dibangun dengan semikonduktor GaN (gallium nitrida). Ini dekat dengan ultraviolet, berbatasan dengan penglihatan manusia yang sangat ekstrim, dan dapat menyebabkan fluoresensi biru terang, dan dengan demikian bintik biru daripada ungu, pada banyak permukaan putih, termasuk pakaian putih, kertas putih, dan layar proyeksi, karena meluasnya penggunaan pencerah optik dalam pembuatan produk yang dimaksudkan untuk tampak white — cemerlangwhite — pencerah adalah senyawa kimia yang menyerap cahaya di wilayah ungu (dan ultraviolet) dari spektrum elektromagnetik dan memancarkan kembali cahaya di wilayah biru melalui fluoresensi. Pada bahan non-pendar biasa, dan juga pada kabut atau debu, warna muncul sebagai warna ungu tua yang tidak dapat direproduksi pada monitor dan cetakan. Laser GaN memancarkan 405 nm secara langsung tanpa pengganda frekuensi, menghilangkan kemungkinan emisi infra merah berbahaya yang tidak disengaja. Dioda laser ini diproduksi secara massal untuk membaca dan menulis data dalam cakram Blu-ray (walaupun cahaya yang dipancarkan oleh dioda tidak berwarna biru, tetapi sangat ungu). Pada pertengahan hingga akhir 2011, 405 modul dioda laser biru-violet nm dengan daya optik 250 mW, berdasarkan dioda laser violet GaN yang dibuat untuk pembaca disk Blu-ray, telah mencapai pasar dari sumber China dengan harga sekitar US$60 termasuk pengiriman.[10]
Aplikasi
Penunjuk
Penunjuk laser sering digunakan dalam presentasi pendidikan dan bisnis serta demonstrasi visual sebagai alat penunjuk yang menarik. Penunjuk laser meningkatkan bimbingan verbal yang diberikan kepada siswa selama operasi. Mekanisme penjelasan yang disarankan adalah bahwa teknologi memungkinkan panduan lokasi dan identifikasi struktur anatomi yang lebih tepat. [11]
Penunjuk laser merah dapat digunakan di hampir semua situasi dalam ruangan atau cahaya redup di mana menunjukkan detail dengan tangan mungkin tidak nyaman, seperti dalam pekerjaan konstruksi atau dekorasi interior. Penunjuk laser hijau dapat digunakan untuk tujuan serupa serta di luar ruangan di siang hari atau untuk jarak yang lebih jauh.
Penunjuk laser digunakan dalam berbagai aplikasi. Penunjuk laser hijau juga dapat digunakan untuk astronomi amatir.[12] Laser hijau terlihat pada malam hari karena hamburan Rayleigh dan debu di udara,[13] memungkinkan seseorang untuk menunjukkan bintang individu kepada orang lain di dekatnya. Juga, pointer laser hijau ini biasanya digunakan oleh para astronom di seluruh dunia di pesta bintang atau untuk melakukan kuliah astronomi. Penunjuk laser astronomi juga biasanya dipasang pada teleskop untuk menyelaraskan teleskop ke bintang atau lokasi tertentu. Penjajaran laser jauh lebih mudah daripada menyelaraskan melalui lensa mata.
Penggunaan industri dan penelitian
Referensi
- ^ Princeton University: Safety Recommendations for Laser Pointers. Web.princeton.edu. Diakses tanggal 27 November 2022.
- ^ ANSI classification scheme (ANSI Z136.1–1993, American National Standard for Safe Use of Lasers).
- ^ FDA Code of Federal Regulations Title 21, Subchapter J: Radiological Health, PART 1040 – PERFORMANCE STANDARDS FOR LIGHT-EMITTING PRODUCTS. Accessdata.fda.gov. Diakses pada 27 November 2022.
- ^ "Product Guide". Popular Science. November 1981.
- ^ Sam's Laser FAQ: Dissection of Green Laser Pointer. repairfaq.org
- ^ Green diode lasers a big breakthrough for laser-display tech (i-micronews.com via arstechnica.com).
- ^ LASER Diode-NICHIA CORPORATION. nichia.co.jp
- ^ Green Laser, Visible Laser – OSRAM Opto Semiconductors. osram-os.com
- ^ Qiu, Jane (14 September 2006). "Is the end in sight for Sony's laser blues?". The Guardian. London. Diakses tanggal 7 May 2010.
- ^ In September 2011, GaN diode laser modules capable of operating at 250mW (or 300mW pulse) with a heatsink were offered on eBay in the Industrial Lasers category at around US$60.
- ^ Badman, Märit; Höglund, Katja; Höglund, Odd V. (2016). "Student Perceptions of the Use of a Laser Pointer for Intra-Operative Guidance in Feline Castration". Journal of Veterinary Medical Education. 43 (2): 1–3. doi:10.3138/jvme.0515-084r2. PMID 27128854.
- ^ Bará, S; Robles, M; Tejelo, I; Marzoa, RI; González, H (2010). "Green laser pointers for visual astronomy: how much power is enough?". Optometry and Vision Science. 87 (2): 140–4. doi:10.1097/OPX.0b013e3181cc8d8f. PMID 20035242.
- ^ Metzger, Robert M. (2012). The Physical Chemist's Toolbox. John Wiley & Sons. hlm. 207. ISBN 978-0-470-88925-1. Diakses tanggal 15 June 2016.