Bidang serat optik dan teknologi laser telah mengalami kemajuan yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir, khususnya dalam pengembangan laser serat berdenyut. Laser ini telah menarik perhatian karena aplikasinya di berbagai bidang seperti telekomunikasi, perawatan medis, dan pemrosesan industri. Bidang penelitian utama adalah eksplorasi berbagai material dan teknik untuk mencapai pembangkitan pulsa dalam laser serat. Ini termasuk penggunaan penyerap jenuh, yang memainkan peran penting dalam menciptakan pulsa pendek dan berenergi tinggi. Berbagai material telah diteliti sebagai penyerap jenuh, termasuk graphene, karbon nanotube, isolator topologi, fosfor hitam, dan dikalkogenida logam transisi.
Para peneliti telah mengerjakan laser serat Q-switched dan mode-locked, masing-masing menawarkan keunggulan unik. Laser Q-switched biasanya menghasilkan energi pulsa yang lebih tinggi pada tingkat pengulangan yang lebih rendah, sedangkan laser mode-locked menghasilkan pulsa yang sangat pendek pada tingkat pengulangan yang lebih tinggi. Ada fokus khusus pada laser serat terdoping erbium yang beroperasi di pita C (sekitar panjang gelombang 1,5 渭m), yang penting untuk telekomunikasi. Namun, pekerjaan juga telah dilakukan pada rentang panjang gelombang lainnya, seperti laser terdoping thulium yang beroperasi sekitar 2 渭m.
Pencarian penyerap jenuh yang baru dan lebih baik telah mengarah pada penyelidikan berbagai bahan berstruktur nano dan teknik fabrikasi baru. Ini termasuk penggunaan nanopartikel, film tipis, dan bahan komposit. Tujuannya adalah untuk meningkatkan metrik kinerja laser seperti durasi pulsa, energi, dan stabilitas. Selain itu, ada minat untuk mengembangkan laser yang dapat disetel yang dapat beroperasi pada berbagai panjang gelombang, serta dalam meningkatkan stabilitas jangka panjang dan keberlanjutan sistem laser serat berdenyut. Latar belakang ini menjadi dasar untuk penelitian yang sedang berlangsung tentang bahan dan konfigurasi baru untuk laser serat berdenyut, yang bertujuan untuk mendorong batasan kinerja dan memperluas aplikasi potensialnya.Metode dan Hasil
Naskah ini menyajikan sebuah studi yang difokuskan pada pengembangan laser serat erbium-doped (EDFL) yang diaktifkan secara pasif dengan Q-switched yang memanfaatkan penyerap jenuh baru yang terbuat dari poliakrilonitril (PAN) yang tertanam dalam matriks polivinil alkohol (PVA). Tujuannya adalah untuk mengeksplorasi kelayakan penggunaan PAN sebagai penyerap jenuh untuk menghasilkan pulsa Q-switched di wilayah pita-L. Untuk membuat lapisan tipis PAN-PVA, para peneliti mengikuti prosedur drop-and-casting yang sederhana. Awalnya, bubuk PVA dilarutkan dalam air suling untuk membuat larutan homogen, yang kemudian ditambahkan bubuk PAN. Setelah pencampuran dan pengeringan menyeluruh, diperoleh lapisan tipis dengan perkiraan ketebalan 50 渭m. Komposisi unsur dan morfologi permukaan lapisan tersebut dikarakterisasi menggunakan Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) dan Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), yang mengonfirmasi distribusi partikel PAN yang seragam dalam matriks PVA.
Kinerja film PAN-PVA sebagai penyerap jenuh dievaluasi dalam pengaturan EDFL cincin. Rongga laser terdiri dari EDF sepanjang 0,7 m, isolator yang tidak bergantung pada polarisasi, penyerap jenuh berbasis PAN, kopler yang menyatu dengan serat, dan multiplekser pembagian panjang gelombang. Dioda laser 980 nm digunakan untuk memompa EDF, dan output diekstraksi melalui kopler output 90:10.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa EDFL berhasil menghasilkan pulsa Q-switched yang stabil pada panjang gelombang pusat 1572 nm. Laju pengulangan maksimum yang dicapai adalah 66,1 kHz, dan lebar pulsa minimum yang terekam adalah 2,43 渭s. Energi pulsa maksimum mencapai 52 nJ pada daya pompa 175,9 mW. Penelitian ini menyoroti efektivitas film PAN-PVA dalam memodulasi kehilangan rongga, yang memungkinkan pembangkitan pulsa Q-switched. Khususnya, metrik kinerja penyerap jenuh berbasis PAN ditemukan kompetitif dengan bahan lain yang digunakan dalam aplikasi serupa. Selain itu, stabilitas EDFL Q-switched dinilai selama periode yang lama, menunjukkan kinerja yang konsisten dengan fluktuasi minimal dalam daya keluaran dan karakteristik spektral. Pekerjaan ini menandai implementasi pertama yang berhasil dari film PAN sebagai penyerap jenuh dalam EDFL yang beroperasi di wilayah pita-L, yang menunjukkan potensinya untuk aplikasi masa depan dalam teknologi laser.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1402-4896/ad4d22
Aeriym D. Ahmad, Sameer Salam, Norrima Mokhtar, Hamzah Arof, Retna Apsari, Belal Ahmed Hamida, Sulaiman W. Harun
https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad4d22
