Berbagai sistem fotonik seperti optik nonlinier dan penglihatan semua serat telah direvolusi dengan karakteristik khas erbium-doped fiber lasers (EDFL). Pertumbuhan luar biasa dari minat penelitian di EDFL dikaitkan dengan kemampuan mereka untuk menghasilkan output yang dapat disetel dengan kualitas balok yang sempurna, kehilangan penyisipan yang rendah, daya output yang tinggi, dan lebar garis yang sempit. Laser serat ini dapat dioperasikan dalam mode pulsa atau continuous wave (CW). EDFL berdenyut mengacu pada laser ultracepat dengan daya puncak tinggi, beroperasi dalam operasi Q-switching atau mode-locking. EDFL dengan mode-locked telah banyak digunakan dalam aplikasi komunikasi optik berkapasitas tinggi karena kemampuannya yang khas untuk menghasilkan pulsa femtosecond melalui teknik aktif atau pasif. Teknik aktif membutuhkan modulator eksternal dan komponen elektronik, seperti modulator fotolistrik dan optik akustik, yang membuat sistem tidak fleksibel dan mahal. Sedangkan teknik pasif memberikan solusi yang lebih kedap udara dan beragam.
Saturable absorbers (SAs) adalah kunci untuk menghasilkan laser ultracepat dalam teknik pasif yang dapat diklasifikasikan menjadi SA nyata dan buatan. SA buatan adalah pembentukan komponen optik, seperti nonlinear polarization evolution (NPE), nonlinear amplification loop mirrors (NALM), dan nonlinear optical loop mirrors (NOLM). SA buatan membutuhkan pembentukan beberapa komponen optik dan kepekaan terhadap gangguan lingkungan, yang membatasi kelayakannya. Semiconductors saturable absorbers mirrors (SESAMs) telah digunakan sebagai SA nyata. Sayangnya, SESAM memiliki banyak kekurangan, termasuk biaya tinggi, bandwidth operasi yang sempit, ambang batas kerusakan yang rendah, dan pengaturan yang rumit. Oleh karena itu, SA material yang muncul menjadi fokus penelitian utama untuk menginduksi fenomena ultracepat dalam sistem laser serat. Ada banyak material dua dimensi (2D) dan muncul telah diusulkan sebagai SA untuk menghasilkan laser berdenyut, yang termasuk graphene, carbon nanotubes (CNTs), black phosphorus (BP), transition metal dichalcogenides (TMDs), dan topological insulators (Tis )18“20. Bahan-bahan ini telah membuktikan potensi besar sebagai SA dengan kinerja luar biasa dalam penyerapan, ukuran, stabilitas kimia, dan waktu pemulihan.
Baru-baru ini, Organic Materials (OMs) telah disorot sebagai bahan baru yang muncul, yang menunjukkan fleksibilitas yang besar, stabilitas termal, dan kemampuan membentuk film. Properti ini memungkinkan penggunaan OM dalam teknologi terdepan. Tidak mengherankan, aplikasi OM meluas ke aplikasi laser ultracepat. Misalnya, polymer of poly (3,4-etilendioksitiofena) polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS), anggota OM, telah dilaporkan menginduksi pulsa picosecond dalam sistem laser serat. Namun, penyelidikan potensi OM untuk menginduksi laser ultracepat masih sedikit dibandingkan dengan bahan baru lainnya.
Dalam percobaan ini, kami mendemonstrasikan PEDOT: SA berbasis PSS sebagai modulator pasif untuk menghasilkan operasi penguncian mode di wilayah EDFL L-band. PEDOT: PSS SA dibuat dengan menanamkan PEDOT: bubuk PSS dalam polimer inang Polyvinyl alcohol (PVA). Karena fleksibilitas fisik, karakteristik pembentuk film, dan stabilitas termal, PEDOT: PSS menunjukkan potensi besar dalam aplikasi serbaguna, terutama dalam aplikasi fotonik. Film SA yang diusulkan mencapai hasil yang sangat baik dengan kedalaman modulasi 50% dan intensitas saturasi 32 MW/cm2. Mode stabil-terkunci dalam pengaturan EDFL yang berbeda diperoleh dengan lebar pulsa/daya output maksimum 710 fs/20.07 mW, 510 fs/15.82 mW, dan 460 fs/11.89 mW dengan memanfaatkan optical coupler (OC)/ panjang rongga 20:80/60.7 m, 10:90/42.7 m, dan 5:95/33.7 m, berturut-turut.
Pada percobaan ketiga, panjang rongga dikurangi menjadi 33.7 m untuk meningkatkan kinerja penguncian mode laser. SMF tambahan sepanjang 20 m diintegrasikan ke dalam rongga cincin laser untuk mencapai dispersi rongga 0.84 ps2. Coupler keluaran 95:5 digunakan dalam rongga yang diusulkan untuk lebih mengurangi kerugian dalam rongga laser untuk mendapatkan lebar pulsa yang lebih pendek. Pulsa soliton yang dimulai sendiri berhasil diproduksi pada daya pompa ambang 124 mW.
Sebagai penutup, laser Ultrafast berhasil didemonstrasikan menggunakan PEDOT: SA berbasis PSS ke dalam rongga cincin yang dioperasikan dalam L-band. SA pertama diperoleh dengan menyematkan PEDOT: PSS ke dalam film PVA. Memiliki kedalaman modulasi 50% dengan intensitas saturasi 0.15 MW/cm2. Pulsa penguncian mode soliton yang berbeda ditunjukkan berdasarkan tiga panjang rongga yang berbeda. Laser dioperasikan pada kecepatan/lebar pengulangan pulsa 3.417 MHz/710 fs, 4.831 MHz/510 fs, dan 6.049 MHz/460 fs dengan memanfaatkan optical coupler (OC)/ panjang rongga 20:80/60.7, 10:90 /42.7, dan 5:95/33.7 m, masing-masing. Laser ini menghasilkan pulsa soliton stabil yang beroperasi pada panjang gelombang pusat sekitar 1570 nm.
Penulis : Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Ahmed Shakir Al‘Hiti, Zian Cheak Tiu, M.Yasin, S. W. Harun.
