Sifat kristal rubi

Secara kimia kristal rubi terdiri dari molekul sapphire (Al2O3) dimana sejumlah kecin ion Al3+ tergantikan dengan ion Cr3+. Hal tersebut dapat dilakukan dengan menambahkan sedikit Cr2O3 pada saat proses pelelehan dalam pembuatan Al2O3 murni. Bentuk sel dari kristal rubi adalah rhombohedral atau hexagonal seperti terlihatpada gambar 3 berikut


Gambar 3 Bentuk Sel Kristal Rubi

Sebagai kristal yang digunakan untuk menghasilkan laser (host crystal) kristal rubi memiliki sifat yang diinginkan baik secara fisika maupun secara kimia. Kristal tersebut sangat keras dan durable, memiliki konduktivitas yang baik, ikatan kimia yang stabil, serta dapat dibuat dengan mudah. Rubi dibuat dengan metode Czechralski.

Iklan

Membuat Inversi Populasi

Gambar 2 menunjukkan contoh dari populasi inversi yaitu yang terjadi pada kristal rubi. Pada awalnya semua atom dari kristal rubi adalah berada di posisi terendah yaitu E1. Proses eksitasi dari posisi E1 ke posisi E2 disebabkan radiasi elektromagnetik yang menyebabkan terjadinya proses absorpsi menuju posisi E3. Kedaan E3 ini bisa jadi terdiri dari beberapa pita atau dikenal dengan istilah broad band.


Gambar 2 diagram tingkat energi

Jadi proses pemompaan oleh cahaya (pump light) dapat meningkatkan posisi dari keadaaan E1 menuju keadaan E3. Lampu yang biasa digunakan untuk memompa menjadi kedaan tersebut biasanya adalah lampu xenon, lampu krypton, lampu merkuri atau lampu tungsten.

Sebagian besar dari atom mentrasisikan energinya menuju level E2 dengan sangat singkat atau sangat cepat tanpa mengeluarkan radiasi yang berupa foton. Energi transisi tersebut dirubah dalam bentuk vibrasi dalam kristal atau (lattice). Akhirnya electron akan turun ke posisi ground state dengan meradiasikan foton. Namun demikian foton yang diradiasikan belum tentu keluar sebagai laser. Karena dalam laser proses pemompaan intensitas foton tersebut harus melebihi nilai tertentu atau melebihi nilai threshold tertentu. Jika intensitas dari pemompaan (intensity pumping) belum sampai pada thresholdnya maka dari posisi 2 akan secara dominant turun ke posisi ground sebagai emisi spontan bukan emisi terstimulasi. Jika intensitas dari pemompaan sudah melebihi batas threshold maka selain terjadi emisi spontan juga terjadi emisi terstimulasi.