Penunjuk Laser: Desain, Manufaktur, dan Tinjauan Keselamatan
Latar Belakang
Penunjuk laser adalah alat pegangan tangan yang kompak yang memancarkan sinar terfokus, memungkinkan pembicara untuk menyorot konten slide atau gambar dari jarak jauh. Berbeda dengan penunjuk kayu atau logam tradisional, penunjuk laser memberikan titik yang cerah dan diposisikan dengan tepat bahkan beberapa ratus kaki jauh dalam gelap. Keberadaan mereka yang luas telah mengarah pada pengawasan regulasi di banyak yurisdiksi.
Sejarah
Istilah laser—singkatan dari “light amplification by stimulated emission of radiation”—telah menjadi umum, sering ditulis dalam huruf kecil. Laser memancarkan cahaya monokromatik dan koheren, baik terlihat maupun tidak terlihat. Setiap laser terdiri dari medium laser, sumber energi, dan resonan. Medium dienergikan (dipompa) ke keadaan yang lebih tinggi, kemudian melepaskan cahaya; cermin dalam resonan memperkuat dan mengarahkan sinar.
Bell Labs menerbitkan dasar teoretis pada tahun 1958. Laser komersial pertama, yang dibangun pada tahun 1960 di Hughes Aircraft, menggunakan ruby sebagai medium laser dan cahaya sebagai sumber pompa. Pada tahun 1962, laser semikonduktor muncul, menggunakan bahan semikonduktor dan daya DC dari baterai. Laser semikonduktor awal memancarkan inframerah; versi modern juga memproduksi cahaya merah, hijau, biru, dan ungu terlihat. Diod laser ini, tulang punggung penunjuk konsumen, telah menyusut hingga ukuran sel darah dan sekarang cukup murah untuk penggunaan yang luas.
Penunjuk laser awal mahal, namun kemajuan dalam pembuatan dan produksi massal telah menurunkan harga di bawah $5 untuk model dasar. Komponen juga diintegrasikan ke dalam laser senjata dan sistem proyektor.
Bahan Baku
Inti penunjuk laser adalah dioda laser, dipasang pada papan sirkuit, dipasang dalam casing pelindung, dan dilengkapi optik. Komponen semikonduktor mengandung elemen seperti aluminium, galium, arsena, fosfor, indium, emas, dan tantalum. Papan biasanya resin epoksi yang diperkuat dengan serat kaca, dengan jejak tembaga atau aluminium. Resistor, kapasitor, dan dioda dikapsulasi dalam plastik dan di-solder ke papan. Lensa kolimator seringkali akrilik; casing mungkin logam, plastik, atau kayu, dengan kontak kuningan untuk baterai.
Desain
Pilihan desain menyeimbangkan kebutuhan listrik, umur baterai, dan bentuk fisik. Penunjuk kompak kurang dari dua inci panjang dan menggunakan baterai jam; model yang lebih besar menampung baterai AA/AAA, menawarkan waktu operasi yang lebih lama. Sebagian besar alat menggunakan dua atau tiga baterai dan memiliki saktek mekanik untuk kontrol daya.
Proses Manufaktur
Penunjuk laser merah adalah yang paling umum. Langkah-langkah produksi—dilambangkan di bawah ini—berlaku untuk warna lain dengan variasi kecil.
Dioda laser
- 1. Dioda diproduksi dalam pabrik semikonduktor di bawah kondisi ultra-bersih. Wafer mengalami pelapisan berturut-turut dari lapisan konduktif dan semikonduktif, masing-masing beberapa atom tebal. Setelah pelapisan, wafer dipotong menjadi dioda individual. Unit yang berfungsi diuji pada wafer atau setelah pemisahan; chip yang cacat dibuang. Dioda yang bekerja kemudian dikemas dalam perumahan plastik dengan kawat logam.
Papan sirkuit
- 2. Papan menjadi rumah saktek, dioda, dan sirkuit kontrol—termasuk fotodioda, dioda, resistor, dan kapasitor. Komponen diposisikan, opsi ditempel, dan di-solder untuk menjamin koneksi listrik dan termal yang andal.
Optik kolimator
- 3. Sebuah lensa memfokuskan cahaya yang menyebar dari dioda menjadi sinar sempit. Lensa plastik dicetak injeksi, kemudian digerus dan dipoles untuk menghilangkan ketidaksempurna permukaan yang dapat menyebarkan cahaya.
Rakit dioda laser
- 4. Dioda dan lensa dipasang pada pegangan plastik; pegas logam menyentuh kontak baterai, melengkapi sirkuit setelah alat diaktifkan.
Konstruksi casing dan perakitan akhir
- 5. Casing silinder menempatkan rakit dioda dan baterai. Stri kuningan internal memastikan kontak listrik yang solid dengan kontak baterai. Tutup akhir casing mungkin membuka kuningan untuk konduktivitas yang andal.
- 6. Tombol plastik pada sisi casing mengaktifkan saktek internal, memungkinkan pengguna untuk menyalakan dan mematikan sinar.
- 7. Setelah perakitan, setiap penunjuk diuji untuk output daya. Label keselamatan yang menunjukkan kelas laser, rating daya, dan peringatan penggunaan ditempelkan.
Kontrol Kualitas
Produsen menggunakan kontrol proses statistik dan pemantauan acak untuk menjamin keandalan komponen dan perakitan. Unit akhir dinyalakan dan diukur dengan fotodioda; model AS tidak boleh melebihi 5 mW (Tipe IIIA), sementara unit Eropa dibatasi kurang dari 1 mW (Kelas II).
Sampingan/Limbah
Penunjuk laser mengandung logam, plastik, dan komponen elektronik, masing-masing menghasilkan aliran limbah tertentu (misalnya, pelarut, timbal, gas halokarbon). Meskipun alat itu sendiri tidak berbahaya, ia mengandung sejumlah kecil timbal dan semikonduktor beracun. Daur ulang disarankan tetapi tetap terbatas; inisiatif masa depan mungkin memperluas pemulihan sampah elektronik.
Masa Depan
Penunjuk merah tetap yang paling terjangkau. Model hijau lebih kompleks dan mahal, sementara varian biru dan ungu akan memasuki pasar dengan harga premium. Seiring produksi bertambah, biaya diperkirakan akan menurun, meskipun pembatasan regulasi dapat menurunkan permintaan.
Di Mana Mempelajari Lebih Lanjut
Buku
Gibilisco, Stan. Understanding Lasers. Blue Ridge Summit, PA: Tab Books, Inc., 1989.
Lainnya
CORD Web Page. Desember 2001. https://www.cord.org/lev3.cfm/48.
Laser Focus World Web Page. Desember 2001. https://lfw.pennnet.com/home.cfm.
Andrew Dawson
