Fiber laser sebagai teknologi terkemuka di bidang aplikasi laser, menekankan keserbagunaannya dan kehadiran pasar yang substansial. Fiber laser dikategorikan ke dalam dua mode operasi utama: kontinu dan berdenyut, dengan laser berdenyut khususnya terkenal karena energi denyutnya yang tinggi dan lebar denyutnya yang pendek. Karakteristik ini telah memperluas aplikasinya di berbagai sektor, termasuk komunikasi serat optik, manufaktur otomotif, pemotongan laser, dan perangkat medis. Lebih lanjut teknik yang digunakan untuk mencapai operasi laser berdenyut, khususnya Q-switching dan mode-locking, dengan minat yang semakin meningkat pada teknik pasif karena kesederhanaan dan efektivitas biayanya. Peran penyerap jenuh (SA) dalam sistem pasif ini ditegaskan, karena sangat penting untuk menghasilkan denyut laser dengan mengintegrasikannya dalam rongga laser.
Kemajuan terkini dalam bahan penyerap jenuh, khususnya nanomaterial, dibahas, yang menyoroti sifat-sifatnya yang menjanjikan untuk aplikasi praktis. Di antara bahan-bahan tersebut, MXenes telah muncul sebagai keluarga baru bahan dua dimensi dengan sifat elektronik dan fotonik yang luar biasa, yang berasal dari prekursor fase MAX melalui etsa kimia. Namun, toksisitas yang terkait dengan metode etsa tradisional telah menyebabkan peningkatan minat pada fase MAX, yang mempertahankan sifat-sifat yang diinginkan sekaligus menghindari bahan kimia berbahaya.
Naskah ini mengusulkan penggunaan Ti3AlC2, bahan fase MAX, sebagai penyerap jenuh dalam laser serat. Pendahuluan ini menyiapkan panggung untuk mengeksplorasi potensi Ti3AlC2 dalam mencapai operasi Q-switching dan mode-locking, sehingga berkontribusi pada penelitian dan pengembangan yang sedang berlangsung di bidang teknologi laser serat. Metode dan Hasil
Bagian metode dari naskah menguraikan fabrikasi dan karakterisasi penyerap jenuh (SA) berbasis Ti3AlC2 yang digunakan dalam penelitian ini. Serbuk Ti3AlC2, dengan kemurnian 99,9%, diambil dan dikombinasikan dengan polivinil alkohol (PVA) untuk membuat lapisan tipis komposit. Persiapan tersebut melibatkan pelarutan PVA dalam air suling, diikuti dengan penambahan serbuk Ti3AlC2 dan pengadukan dan sonikasi yang ekstensif untuk memastikan larutan yang homogen. Komposit yang dihasilkan dibiarkan mengering pada cawan petri, membentuk lapisan tipis yang selanjutnya diintegrasikan ke dalam pengaturan laser serat.
Konfigurasi laser menggunakan laser serat terdoping Erbium (EDFL) di mana lapisan Ti3AlC2-PVA bertindak sebagai SA. Pengaturan tersebut mencakup dioda laser 980 nm untuk pemompaan dan menggunakan isolator optik yang tidak peka terhadap polarisasi untuk memastikan perambatan cahaya searah. Efektivitas SA dalam memodulasi kehilangan intra-rongga sangat penting untuk menghasilkan rangkaian pulsa Q-switched dan mode-locked.
Hasil menunjukkan keberhasilan pengoperasian laser Q-switched dan mode-locked menggunakan Ti3AlC2 SA. Awalnya, laser Q-switched beroperasi pada panjang gelombang pusat 1531 nm, mencapai laju pengulangan yang meningkat dari 35,0 kHz menjadi 50,8 kHz saat daya pompa divariasikan dari 26,0 mW menjadi 58,3 mW. Lebar pulsa menurun dari 6,58 渭s menjadi 3,40 渭s, dengan daya keluaran maksimum 2,49 mW dan energi pulsa 49,02 nJ yang tercatat pada daya pompa tertinggi.
Selanjutnya, pengenalan serat mode tunggal tambahan sepanjang 200 m ke dalam rongga laser mengubah sistem ke operasi mode-locking. Konfigurasi ini menghasilkan pulsa mode-locked yang stabil pada daya pompa ambang 81,37 mW, yang beroperasi pada panjang gelombang pusat 1558,96 nm. Laser mode-locked menunjukkan tingkat pengulangan 969,3 kHz dan durasi pulsa 300 ns, dengan daya keluaran rata-rata maksimum 3,19 mW dan energi pulsa 3,29 nJ. Secara keseluruhan, temuan ini menggarisbawahi kinerja luar biasa SA berbasis Ti3AlC2 dalam memungkinkan Q-switching dan mode-locking pada laser serat, yang menunjukkan potensinya untuk berbagai aplikasi dalam teknologi laser.Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.researchgate.net/publication/380843852_Q-switched_and_mode-locked_pulse_generations_with_Ti3AlC2_absorber
Syed Ziad Z. Aljunid, Nurul Athirah M.A. Ghafar, Bilal A. Ahmad, Retna Apsari, Sulaiman W. Harun
http://dx.doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-2-184-191
