Eksplorasi bahan penyerap jenuh (SA) baru yang meningkatkan kinerja laser serat terkunci mode, yang sangat penting untuk berbagai aplikasi laser ultracepat. Studi ini menyoroti pentingnya bahan-bahan ini dalam menghasilkan pulsa cahaya ultrapendek, yang penting untuk teknologi seperti penginderaan optik dan sistem komunikasi berkapasitas tinggi. Secara historis, berbagai bahan SA telah digunakan dalam laser serat, termasuk prisma Kerr, pewarna organik, dan struktur semikonduktor. Namun, pasar saat ini didominasi oleh cermin SA semikonduktor (SESAM), yang, meskipun efektif, menghadapi tantangan terkait dengan proses fabrikasi yang rumit dan mahal. Hal ini telah memacu minat pada bahan alternatif dengan sifat optik yang unggul.
Di antara kandidat yang menjanjikan, poliakrilonitril (PAN) telah muncul karena karakteristiknya yang menguntungkan, seperti stabilitas termal dan kemudahan integrasi ke dalam sistem laser serat. Penelitian ini bertujuan untuk menyelidiki sifat penyerapan nonlinier PAN dan potensinya sebagai penyerap jenuh dalam rongga laser serat terdoping Erbium (EDFL). Dengan mengintegrasikan PAN ke dalam sistem laser, penelitian ini menunjukkan kemampuannya untuk memfasilitasi penguncian mode yang stabil, menghasilkan pulsa soliton dengan metrik kinerja yang mengesankan.
Narasi tersebut menggarisbawahi evolusi material dalam teknologi laser, menekankan perlunya solusi yang hemat biaya dan efisien untuk memajukan fotonik yang sangat cepat. Temuan penelitian ini tidak hanya berkontribusi pada pemahaman PAN sebagai material SA yang layak tetapi juga membuka jalan bagi inovasi lebih lanjut di bidang laser serat.
Metode dan Hasil
Dalam penelitian ini, para peneliti berfokus pada persiapan dan karakterisasi lapisan tipis poliakrilonitril (PAN) untuk berfungsi sebagai penyerap jenuh (SA) dalam laser serat yang didoping Erbium (EDFL). Metodologi dimulai dengan sintesis lapisan tipis PAN-Polivinil Alkohol (PVA) menggunakan teknik tetes-dan-tuang. Prosesnya melibatkan pelarutan bubuk PVA dalam air suling, pencampuran dengan bubuk PAN, dan pengeringan campuran, sehingga menghasilkan lapisan tipis setebal sekitar 50 渭m.
Untuk menilai sifat lapisan tipis, para peneliti menggunakan teknik canggih seperti Mikroskopi Elektron Pemindaian Emisi Lapangan (FESEM) dan Spektroskopi Sinar-X Dispersi Energi (EDX). Analisis FESEM mengungkapkan morfologi permukaan yang seragam dengan partikel PAN yang terdispersi dengan baik, sementara EDX mengonfirmasi keberadaan karbon, nitrogen, dan oksigen yang dominan dalam lapisan tipis.
Karakteristik penyerapan nonlinier dari SA PAN dievaluasi menggunakan sistem detektor ganda yang seimbang. Percobaan menunjukkan kedalaman modulasi yang signifikan sebesar 10,7% dan intensitas saturasi sebesar 20 MW/cm虏, yang menunjukkan keefektifan material dalam memodulasi kehilangan rongga laser untuk aplikasi penguncian mode.
Pengaturan percobaan untuk EDFL melibatkan dioda laser 980 nm untuk memompa serat Erbium-doped sepanjang 0,7 m. Film PAN-PVA diintegrasikan ke dalam rongga laser untuk memfasilitasi penguncian mode. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laser berhasil menghasilkan pulsa mode-locked yang stabil pada panjang gelombang pusat 1568,4 nm pada rentang daya pompa 87,2 hingga 254,1 mW. Sistem mencapai durasi pulsa 3,46 ps dan energi pulsa maksimum 2,04 nJ, dengan daya puncak mencapai 0,52 kW.
Selain itu, para peneliti mengamati laju pengulangan fundamental sebesar 1,78 MHz, yang konsisten dengan total panjang rongga sekitar 115 m. Stabilitas jangka panjang pulsa mode-locked dikonfirmasi melalui pemantauan berkelanjutan, yang menunjukkan fluktuasi minimal dalam daya keluaran dan panjang gelombang pusat dari waktu ke waktu. Secara keseluruhan, penelitian ini berhasil menunjukkan potensi PAN sebagai penyerap jenuh dalam aplikasi laser serat, yang menunjukkan kinerjanya yang sebanding dengan material yang sudah ada dan menyoroti janjinya untuk teknologi laser ultracepat di masa mendatang.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Aeriyn D. Ahmad, Norrima Mokhtar, Sameer Salam, Irfan Anjum Badruddin, Sarfaraz Kamangar, Retna Apsari, Sulaiman W. Harun
