Laser hijau umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari penelitian ilmiah hingga pemrosesan industri dan elektronik konsumen. Terlepas dari penggunaan dan keunggulannya yang luas, laser hijau menghadapi beberapa tantangan kegagalan yang dapat memengaruhi kinerja dan masa pakainya. Memahami mode kegagalan ini dan penyebab yang mendasarinya sangat penting bagi para insinyur dan pengguna yang ingin memaksimalkan keandalan dan efisiensi perangkat laser.
1. Mode Hopping
Mode hopping terjadi ketika frekuensi keluaran laser tiba-tiba melompat antara mode resonansi yang berbeda di dalam rongga laser. Ketidakstabilan ini menyebabkan fluktuasi pada panjang gelombang dan daya keluaran laser, yang dapat sangat memengaruhi aplikasi yang membutuhkan cahaya yang presisi dan stabil.
Pemicu utama untuk mode hopping termasuk perubahan suhu, getaran mekanis, dan variasi dalam arus injeksi. Bahkan perubahan kecil pada panjang rongga atau indeks bias mengubah kondisi resonansi, menyebabkan laser beralih mode secara tidak terduga. Mengelola stabilitas termal dan meminimalkan tekanan mekanis dapat membantu mengurangi masalah ini.
2. Penurunan Daya
Penurunan daya bermanifestasi sebagai penurunan bertahap dalam daya keluaran dan peningkatan arus ambang batas laser. Beberapa faktor berkontribusi pada penurunan ini, termasuk:
-
Pembentukan dan pertumbuhan cacat di dalam kristal laser, seperti dislokasi dan cacat titik gelap, yang meningkatkan rekombinasi non-radiatif dan mengurangi efisiensi.
-
Kerusakan optik pada cermin atau lapisan, terutama pada tingkat daya tinggi, yang meningkatkan penyerapan dan pemanasan lokal, terkadang menyebabkan kerusakan optik yang parah.
-
Degradasi antarmuka material di dalam wilayah aktif, di mana difusi atom dan tekanan termal merusak struktur sumur kuantum yang penting untuk emisi laser.
-
Penuaan elektroda dan penumpukan arus, yang mengakibatkan injeksi arus yang tidak merata dan panas berlebih lokal.
3. Kerusakan Kristal
Kerusakan kristal mengacu pada cacat fisik dan kerusakan di dalam wilayah aktif laser atau bahan di sekitarnya. Cacat ini termasuk:
-
Pembentukan dan perambatan jaringan dislokasi yang mengganggu rekombinasi elektron-lubang.
-
Mikro-retakan yang dihasilkan oleh siklus termal dan tekanan mekanis.
-
Difusi pengotor dan degradasi antarmuka heterostruktur yang mengganggu aksi laser yang efisien.
-
Titik “terbakar” lokal pada permukaan optik yang disebabkan oleh penyerapan cahaya berintensitas tinggi, yang dikenal sebagai kerusakan optik yang parah, yang dapat secara permanen menonaktifkan laser.
4. Masalah Manajemen Termal
Panas adalah musuh kritis laser hijau. Manajemen termal yang buruk menyebabkan:
-
Peningkatan suhu yang berlebihan menyebabkan ekspansi dan tekanan material.
-