Pendahuluan
Baru-baru ini, transition metal oxide (TMO) telah menunjukkan prospek yang sangat baik di berbagai bidang, terutama dalam optik non-linear. TMO juga ditandai dengan pita serapan lebar, ambang kerusakan tinggi, dan waktu respons sangat cepat dalam rentang sempit. Beberapa SA berbasis TMO telah didemonstrasikan untuk menghasilkan pulsa mode-locked dan Q-switched seperti WO3, Ho2O3, V2O5, CuO, Eu2O3, Sm2O3, dan MoO3. Sebelumnya, SA berbasis tungsten oxide (WO3), yang dibuat dengan pengendapan mekanis ke microfiber dengan polydimethylsiloxane (PDMS) juga dilaporkan menghasilkan mode stabil yang dikunci pada wilayah 2 µm. SA ini memiliki kedalaman modulasi rendah 1.46 % dengan intensitas saturasi 0.45 MW/cm2. Namun, mikrofiber SA telah menyadari kedalaman modulasi yang rendah karena proses fabrikasi yang digunakan, karena mengalami kerugian penyisipan yang tinggi karena diameter mikrofiber 10 μm yang memengaruhi kinerja laser. WO3 dibedakan dari yang lain dengan memiliki respons optik yang lebih cepat daripada mobilitasnya dan kerapatan elektronnya yang tinggi. WO3 telah meningkatkan penyerapan nonlinier dan juga memiliki kemampuan luar biasa dalam stabilitas termomekanis. Oleh karena itu, dalam karya ini, kami mengusulkan dan mendemonstrasikan TDFL Q-switched pasif menggunakan film tipis WO3 sebagai SA. Laser beroperasi pada panjang gelombang pusat 1960.198 nm dengan bandwidth 1.405 nm 3-dB, lebar pulsa 2.32 µs, dan tingkat pengulangan maksimum 64.27 kHz. TDFL Q-switched pasif direalisasikan dengan memasukkan WO3-SA yang dibuat menggunakan metode embedding ke dalam rongga laser. Film WO3 SA yang digunakan dalam percobaan ini disiapkan dengan biaya rendah berbeda dengan proses fabrikasi chemical vapor deposition (CVD) yang rumit dan mahal.
Metode dan Hasil
Hingga saat ini, beberapa teknik telah diusulkan untuk membuat SA seperti elektrokimia, dan pengelupasan mekanis. Namun, teknik ini memiliki kekurangan yang memengaruhi kinerja laser keluaran. Dalam karya ini, kami menanamkan partikel WO3 ke dalam film polyvinyl alcohol (PVA) untuk membuat SA berbasis WO3. Dengan demikian, film SA yang dibuat memiliki sifat yang baik antara lain tidak sensitif terhadap polarisasi, area interaksi maksimum, dan konsentrasi yang dapat dikontrol. Selain itu, pembuatan film ini berbiaya rendah dan sederhana. Di sini, partikel nano WO3 dengan kemurnian 99% dicampur secara homogen ke dalam larutan PVA untuk membentuk lapisan tipis melalui metode tetes dan kering. PVA digunakan sebagai polimer inang karena sifatnya yang unik seperti fleksibilitas, dan ketahanan kimia. Langkah-langkah fabrikasi WO3 SA yaitu diawali dengan 1 g bubuk PVA dilarutkan dalam 100 ml air deionisasi (DI) dengan teknologi ultrasound selama 120 menit pada 20 ℃. Kemudian, 5 ml larutan PVA dipindahkan ke dalam gelas kimia dan ditambahkan 5 mg serbuk nanopartikel WO3 ke dalam larutan tersebut. Campuran diaduk dengan pengaduk magnet selama 180 menit pada suhu 20 ℃. Terakhir, cairan PVA WO3 dituangkan ke dalam cawan Petri dan dibiarkan mengering selama tiga hari pada suhu kamar hingga terbentuk film SA yang padat.
Film WO3 yang diperoleh dengan metode drop and casting, dipotong menjadi potongan berukuran 1×1 mm2 dan ditempatkan di antara dua ferrules serat tunggal untuk membentuk perangkat SA. Untuk menguji operasi TDFL Q-switched, film SA diintegrasikan ke dalam rongga laser TDF. Laser terdiri dari dioda laser yang beroperasi pada 1570 nm dengan serat Thulium-doped (TDF) sepanjang 30 cm, wavelength-division multiplexer (WDM) 1570/2000, output coupler (OC) 10:90, dan isolator (ISO) untuk menjaga searah di dalam rongga TDF. Media penguatan TDF memiliki penyerapan inti 340 dB/m dengan panjang rongga total 5 m dan dispersi bersih – 0,36 ps2. Group velocity dispersion (GVD) TDF dan single-mode fiber (SMF) masing-masing sebesar 20 ps2/km dan -76 ps2/km. Pulsa laser dianalisis menggunakan oscilloscope (OSC, Tektronix DPO3052), RF analyzer (Anritsu MS2683A), optical power meter (OPM, Thorlabs PM 100D), dan optical spectrum analyzer (OSA, YOKOGAWA AQ6370C) dengan resolusi 0,07 nm.
Penulis: Ahmed Shakir Al-Hiti, Hiba Hassan, M. Yasin, S.W. Harun
file:///C:/Users/Prof%20Yasin/Downloads/1-s2.0-S1068520022003777-main%20(3).pdf
