Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |167

Pengukuran Panjang Gelombang Cahaya Laser Dioda

Mengunakan Kisi Difraksi Refleksi dan Transmisi

Minarni*, Saktioto, Gita Lestari

Laboratorium Fotonik, Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Riau

Kampus Bina Widya

*Email:minarni@unri.ac.id Abstrak. Laser dioda adalah laser semikonduktor yang tersedia secara komersial dengan

berbagai panjang gelombang dari panjang gelombang Ultra Violet dekat ( Near UV) sampai

ke Infra Merah jauh (Far IR). Laser dioda bergantung pada variasi arus injeksi, suhu dan

faktor lainnya sehingga panjang gelombang keluarannya perlu diukur sebelum digunakan.

Panjang gelombang laser dioda dapat diukur mengunakan sebuah wavemeter, akan tetapi

alat ukur panjang gelombang komersial mempunyai harga yang relatif mahal untuk

Laboratorium skala kecil. Cara sederhana dapat dilakukan mengunakan kisi difraksi. Pada

penelitian ini dua jenis kisi difraksi yaitu sebuah kisi difraksi refleksi mengunakan sebuah

compact disc (CD) dan kisi difraksi transmisi merk Phywee dengan 300 garis/mm digunakan

untuk mengukur panjang gelombang tiga buah Laser dioda dengan panjang gelombang

berbeda. Sebelum CD digunakan, jarak antara track (pit) dalam CD yang berfungsi sebagai

kisi perlu diukur. Pengukuran ini dilakukan dengan metode difraksi mengunakan Laser He-

Ne yang panjang gelombangnya terdefenisi dengan baik yaitu 632,8 nm. CD yang digunakan

adalah CD yang belum diisi data dengan kapasitas 720 MB dan 700 MB. Dari hasil

penelitian, jarak antara pit atau lebar yang diperoleh adalah 1463,6 6,2 nm dan 1454,4

4,1 nm untuk masing masing CD. Pengukuran mengunakan kisi difraksi transmisi

mempunyai standar deviasi yang lebih rendah dibanding pengukuran mengunakan kisi

difraksi refleksi masing masing yaitu 532,0 0,7 nm dan 532,4 1,8 nm, 633,4 1,67 dan

637,8 3,1, 834,1 3,1 dan 835,3 5,1. Harga ini mendekati harga yang tertera pada

masing-masing kemasan Laser yaitu Laser Hijau 532 nm, Merah 638 nm, dan Infra Merah

830 nm.

Kata Kunci: Pengukuran Panjang Gelombang, Compact Disc, Kisi Difraksi, Laser Dioda

PENDAHULUAN

Laser adalah sebuah sumber cahaya yang

koheren, hampir monokromatik dan searah.

Laser merupakan singkatan dari Light

Amplification by Stimulating Emission of

Radiation yang berarti cahaya diperkuat

melalui proses emisi yang dipicu. Laser

terdiri dari beberapa jenis bergantung pada

medium laser yang digunakan. Seperti zat

padat, cair, gas dan semikonduktor. Laser

zat padat yang paling dikenal adalah laser

Ruby, laser Ti:S, dan laser Nd:YAG,

sedangkan untuk laser gas adalah laser He-

Ne dan Laser CO2. Laser Dye dan laser

dioda masing-masing adalah contoh laser

zat cair dan semikonduktor [1].

Laser dioda merupakan laser yang paling

banyak aplikasinya dibanding laser jenis

lainnya. karena laser dioda tersedia secara

komersial dengan berbagai panjang

gelombang, bentuk yang kompak, daya

yang besar dan harga yang relatif murah.

Namun laser dioda mempunyai kekurangan

yaitu bentuk berkasnya yang eliptikal dan

panjang gelombang mudah berubah karena

perubahan lingkungan. Pengukuran panjang

gelombangnya perlu dilakukan.

Menentukan panjang gelombang cahaya

laser dapat dilakukan dengan dua cara yaitu

metode difraksi mengunakan kisi difraksi

dan interferensi. Metode difraksi digunakan

pada alat ukur monokromator dan

spektrometer sedangkan metode interferensi

digunakan pada interferometer dan

Minarni, dkk: Pengukuran Panjang Gelombang Cahaya Laser Dioda Mengunakan Kisi Difraksi Refleksi dan Transmisi

168| Semirata 2013 FMIPA Unila

wavemeter. Secara sederhana, panjang

gelombang cahaya baik itu laser maupun

lampu dapat diukur mengunakan metode

difraksi dengan sebuah kisi difraksi [2,3].

Metode ini dapat digunakan sebagai modul

praktikum optik dalam pengenalan konsep

difraksi.

Kisi difraksi ada dua jenis yaitu kisi

difraksi refleksi dan transmisi [4]. Kedua

jenis ini dibedakan berdasarkan hasil pola

difraksi yang dihasilkan. Pada kisi difraksi

refleksi, pola difraksi dihasilkan dari

pemantulan cahaya datang pada

guratan/kisi, sedangkan pada kisi transmisi

karena cahaya yang diteruskan. Kisi

difraksi transmisi dapat berupa sebuah kaca

yang diberi guratan, sedangkan kisi difraksi

refleksi berupa guratan pada plat logam

atau pada CD [5].

Pada penelitian ini, dua jenis kisi difraksi

yaitu refleksi dan transmisi digunakan

untuk mengukur panjang gelombang

beberapa laser dioda dengan panjang

gelombang berbeda. Compact Disc (CD)

dapat digunakan sebagai kisi difraksi

karena mempunyai track penyimpanan data

yang peka cahaya laser [5]. Sebelum

Compact Disc digunakan sebgai kisi

difraksi, jarak celah (Pits) dalam CD diukur

mengunakan pola difraksi yang dibentuk

oleh Laser He-Ne pada CD tersebut. Hasil

pengukuran panjang gelombang kedua kisi

difraksi dibandingkan.

METODE PENELITIAN

Metode Penelitian yang digunakan

adalah metode ekperimen yaitu mengukur

panjang gelombang beberapa laser dioda

mengunakan kisi difraksi transmisi dan

refleksi. Kisi difraksi transmisi yang

digunakan adalah kisi difraksi merk

Phywee 300 garis/mm sedangkan kisi

difraksi refleksi yang digunakan adalah CD

kosong dengan dua kapasitas memori yaitu

700 MB dan 720 MB.

(a)

(b)

Gambar 14. Jenis Kisi Difraksi dan Laser yang

digunakan

Laser yang digunakan ada empat yaitu

laser He-Ne dengan panjang gelombang

632,8 nm, laser dioda dengan keluaran

warna Hijau, warna Merah, dan Laser

Dioda Infra Merah. Masing-masing laser

dioda mempunyai panjang gelombang

puncak 532 nm, 638 nm, dan 830 nm

menurut datasheet dari pabriknya. Gambar

1 memperlihatkan bentuk kisi difraksi yang

dan laser yang digunakan. Laser Helium

Neon digunakan untuk menentukan d pada

CD karena panjang gelombangnya

terdefenisi dan stabil. 3 laser dioda adalah

laser yang akan diukur panjang gelombang

sebenarnya.

Kisi Difraksi (Difraction Grating)

terbuat dari deretan guratan-guratan

(groove) yang mempunyai jarak yang sama.

Cahaya yang mengenai guratan-guratan

tersebut akan dipantulkan atau diteruskan

pada lintasan berbeda sehingga mempunyai

fase yang berbeda. Sinar-sinar yang

Laser Hijau Laser He-Ne

Laser IR Laser Merah

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |169

dipantulkan atau ditransmisikan tersebut

akan berinterferensi membentuk pola

difraksi yang berupa titik terang yang

mempunyai jarak y atau x dari pusat pola

difraksi. Titik terang/maximum terjadi pada

sudut dimana beda lintasan kedua berkas

sinar adalah perkalian bilangan bulat

dengan panjang gelombang laser yang

digunakan. Sudut yang dibentuk pola

difraksi pada layar dapat ditentukan dari

jarak layar dari kisi (L) dan jarak titik

terang orde ke n dari pusat pola (x). Pada

pengukuran ini titik yang diukur adalah

untuk orde n=1 dan n=-1. Jika d adalah

jarak antara guratan maka panjang

gelombang ditentukan mengunakan rumus

d sin = n , sin = x/L (1)

Kisi difraksi transmisi terdiri dari

guratan-gratan yang dibuat pada bahan kaca

atau plastik dengan jumlah guratan tertentu

per mm. Dari jumlah guratan atau garis per

mm, jarak antara guratan dapat ditentukan.

Untuk penelitian ini adalah 300 garis/mm

dengan d = 3,3 m. Untuk Kisi difraksi

refleksi yaitu CD, d adalah jarak antara pit (

lokasi dimana data direkam mengunakan

sinar laser) seperti diperlihatkan pada

Gambar 2. Pada umumnya d pada CD

mempunyai harga 1,6 m.

Gambar 2. Geometri CD penyimpang data,

perbedaan Pit dan Land dan jarak

antar Pit (d) [6]

Prosedur Pengukuran Jarak Track/pits

pada CD dan Panjang Gelombang Laser

Gambar 3. Skema pengukuran d pada CD dan

Pengukuran panjang gelombang

laser dioda dengan CD

Sebelum CD digunakan sebagai kisi

difraksi refleksi, jarak antar pits atau

guratan diukur mengunakan laser He-Ne

karena laser He-Ne mempunyai panjang

gelombang terdefenisi yaitu 632,8 nm.

Skema alatnya diperliharkan pada Gambar

3. Cahaya laser mengenai sebuah cermin

kemudian dipantulkan ke CD yang akan

diukur. Cermin digunakan untuk

memudahkan pengaturan berkas laser ke

CD. Pola difraksi pantulan dari CD diamati

pada layar yang sudah diberi skala. Sudut

yang dibentuk pola difraksi pada layar

ditentukan dari jarak layar dari kisi (L) dan

jarak titik difraksi orde ke n dari pusat pola

(x). Pada pengukuran ini titik yang diukur

adalah untuk orde n=1 dan n=-1. Jarak d

ditentukan mengunakan rumus

d = n / sin , sin = x/L (2)

Setelah d CD ditentukan, CD

digunakan untuk mengukur panjang

gelombang beberapa laser dioda dengan

panjang gelombang menurut pabriknya

(datasheet) yaitu laser hijau (532 nm), Laser

merah (638 nm) dan Laser IR (830 nm).

Skemanya sama seperti Gambar 3 akan

tetapi laser He-Ne diganti dengan laser

yang akan diukur.

Minarni, dkk: Pengukuran Panjang Gelombang Cahaya Laser Dioda Mengunakan Kisi Difraksi Refleksi dan Transmisi

170| Semirata 2013 FMIPA Unila

Prosedur Pengukuran Panjang

Gelombang Laser Mengunakan Kisi

Difraksi Transmisi

Gambar 4. Skema pengukuran panjang

gelombang laser dioda dengan kisi transmisi

Pengukuran dengan kisi diraksi transmisi

dilakukan seperti pada Gambar 4. Cahaya

Laser dapat mengenai cermin kemudian

dikirim ke kisi. Kemudial pola difraksi di

tangkap oleh layar yang sudah ada

skalanya. Pengukuran dilakukan dengan

rumus dan cara yang sama dengan yang

digunakan untuk mengukur panjang

gelombang beberapa laser dioda dengan

kisi difraksi refleksi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 5. Pengukuran dengan kisi difraksi

Refeksi (atas) dan dengan kisi

difraksi transmisi (bawah)

mengunakan laser merah. Posisi

laser merah berbeda untuk kedua

metode.

Tabel 4. Hasil Pengukuran d pada CD

kapasitas CD d (nm) d (nm)

700 MB 1454,5 4,1

720 MB 1463,3 6,2

Tabel 1 merupakan hasil pengukuran

jarak pits (d) pada CD untuk kapasitas CD

yang berbeda menunjukkan jarak/lebar

yang lebih besar pada kapasitas yang lebih

besar. Akan tetapi, harga d ini yaitu sekitar

1500 nm lebih kecil dari harga d pada CD

pada umumnya yaitu sekitar 1600 nm atau

1,6 m [6].

Tabel 2 adalah hasil pengukuran panjang

gelombang laser hijau, merah dan Infra

Merah (IR) dengan pengukuran sebanyak

17-18 kali. Hasil pengukuran dengan kisi

difraksi refleksi (CD) dengan kapasitas 700

MB lebih besar dibanding dengan kisi

transmisi dan relatif kesalahannya dua kali

lebih besar. Ini diperkirakan karena d yang

digunakan lebih kecil dari yang seharusnya.

Dari hasil penelitian, jarak antar titik

terang untuk setiap panjang gelombang

berbeda jika diperoleh mengunakan CD dan

kisi difraksi transmisi ini dimana jarak

antara orde lebih besar jika CD yang

digunakan, ini karena pada kisi difraksi

transmisi d nya adalah 3,3 m sedangkan

CD 1,6 m. Jarak guratan yang kecil

menyebabkan sudut difraksi yang besar,

jika jarak ke layar dibuat tetap maka x atau

y jadi lebih besar.

Tabel 2. Hasil Pengukuran

Jenis

laser

(nm)

transmisi refleksi data sheet

Laser I 532,0 532,4 532,0

Laser II 633,4 637,8 638,0

Laser III 834,1 835,3 830,0

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Semirata 2013 FMIPA Unila |171

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah

dilakukan diperoleh kesimpulan antara lain,

jarak antara pit atau lebar yang diperoleh

adalah 1463,6 6,2 nm dan 1454,4 4,1

nm untuk masing masing CD atau

dibulatkan menjadi 1,5 m yang lebih kecil

dari referensi yaitu 1,6 m. Pengukuran

mengunakan kisi difraksi transmisi

mempunyai kesalahan yang lebih rendah

dibanding pengukuran mengunakan kisi

difraksi refleksi masing masing yaitu 532,0

0,7 nm dan 532,4 1,8 nm, 633,4 1,67

dan 637,8 3,1, 834,1 3,1 dan 835,3

5,1. Harga ini mendekati harga yang tertera

pada masing-masing kemasan Laser yaitu

Hijau 532 nm, Merah 638 nm, dan Infra

Merah 830 nm.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. E. Hecht, (1987). Optics, 2nd Ed,

Addison Wesley

[2]. A. Harper, G. Isoardi, and K. Nickels.

(2008). Measuring wavelength of light

(Teacher worksheet), Queensland

University of Technology.

[3]. Tellinghuisen, Joel. (2002). Exploring

the Diffraction Grating Using a He-Ne

Laser and CD-ROM. Journal of

Chemical Education 79:703-704.

[4]. T. C. Black. (2005). Physics 102 Lab

8: Measuring wavelengths with a

diffraction grating,

http://www.amhslions.com Diakses

Tanggal 3/1/13

[5]. J.K.Kiel. (2007). Experiment with

CDROMS.

http://astro.ustrasbg.fr/~koppen/spectro/e

xperimtse.html. Diakses Tanggal

3/1/13.

[6]. A. Tippie and T. Lee (2008).

Exeriments with

Diffraction,

http://www.optics.rochester.edu

/workgroups/berger/.../EDay2008_Diffr

action.pdf. Diakses Tanggal 3/1/13