Bidang serat optik dan teknologi laser telah mengalami kemajuan signifikan dalam beberapa tahun terakhir, dengan fokus khusus pada pengembangan material baru untuk penyerap jenuh. Penyerap jenuh ini merupakan komponen penting dalam pembuatan laser serat terkunci mode, yang memiliki aplikasi di berbagai bidang termasuk telekomunikasi, spektroskopi, dan pemrosesan material. Para peneliti telah mengeksplorasi berbagai material untuk potensinya sebagai penyerap jenuh. Pekerjaan awal difokuskan pada grafena, yang menunjukkan sifat penyerapan jenuh optik dan gelombang mikro yang menjanjikan. Hal ini menyebabkan penggunaannya dalam menghasilkan laser serat erbium terdoping mode-terkunci soliton untuk pembangkitan superkontinum. Seiring kemajuan bidang ini, para ilmuwan mulai menyelidiki material dua dimensi lainnya seperti dikalkogenida logam transisi (WS2 dan MoS2) dan fosfor hitam. Bahan-bahan ini menunjukkan keefektifannya pada laser serat erbium yang didoping dengan Q-switched dan mode-locked.
Pencarian penyerap jenuh baru berlanjut dengan eksplorasi MXenes, kelas karbida dan nitrida logam transisi dua dimensi. Bahan-bahan ini menunjukkan potensi dalam menciptakan laser serat mode-locked femtosecond. Yang menarik, bahkan zat alami seperti kunyit telah dipelajari untuk sifat penyerapan jenuhnya di wilayah panjang gelombang 1,5 渭m, yang menyoroti beragam pendekatan yang diambil dalam bidang ini.
Baru-baru ini, perhatian beralih ke karbida logam transisi terner, seperti Nb2AlC, yang telah digunakan untuk menciptakan laser serat mode-locked Q-switched dan noise-like. Demikian pula, film tipis fase Ti3AlC2 MAX telah diselidiki untuk menghasilkan laser serat mode-locked soliton. Lanskap penelitian material yang terus berkembang ini menunjukkan upaya yang sedang berlangsung untuk meningkatkan kinerja dan keserbagunaan laser serat melalui pengembangan penyerap jenuh baru.
Metode dan Hasil
Penelitian ini menjelaskan penyelidikan sistematis terhadap penggunaan Polianilin (PANI) sebagai penyerap jenuh dalam laser serat terdoping Erbium (EDFL) untuk menghasilkan pulsa mode-locked. Penelitian dimulai dengan persiapan film tipis PANI-Polivinil Alkohol (PVA), yang berfungsi sebagai penyerap jenuh. Proses fabrikasi melibatkan pelarutan PVA dalam air suling, diikuti dengan penambahan bubuk PANI, dan selanjutnya mengeringkan campuran tersebut untuk membentuk film tipis dengan ketebalan sekitar 50 渭m.
Karakterisasi film PANI-PVA dilakukan menggunakan teknik seperti Mikroskopi Elektron Emisi Medan (FESEM) dan Spektroskopi Sinar-X Dispersi Energi (EDX), yang mengonfirmasi morfologi permukaan yang homogen dan komposisi unsur film. Sifat optik film dievaluasi, yang menunjukkan serapan linear pada panjang gelombang 1572,62 nm, dan studi serapan nonlinier dilakukan untuk menentukan parameter utama seperti kedalaman modulasi, intensitas saturasi, dan kehilangan yang tidak jenuh.
Pengaturan eksperimental untuk EDFL mencakup dioda laser 980 nm sebagai sumber pompa, serat Erbium-doped sepanjang 0,7 m, dan film PANI-PVA yang terintegrasi ke dalam konfigurasi rongga cincin. Sistem laser dirancang untuk memfasilitasi pembangkitan pulsa mode-terkunci, dan berbagai panjang serat mode tunggal standar diuji untuk mengelola dispersi dan meningkatkan nonlinieritas.
Hasilnya menunjukkan penguncian mode EDFL yang berhasil, menghasilkan pulsa soliton yang stabil dengan laju pengulangan 1,8 MHz. Laser beroperasi secara efektif dalam rentang daya pompa 139,4 hingga 254,12 mW, mencapai durasi pulsa 3,0 ps dan energi pulsa maksimum 0,4 nJ. Karakteristik keluaran menunjukkan spektrum optik yang bersih dengan pita samping Kelly, yang menunjukkan pembentukan soliton. Stabilitas operasi mode terkunci dikonfirmasi melalui rasio sinyal terhadap derau yang tinggi dan karakteristik spektral yang konsisten selama periode yang panjang. Secara keseluruhan, temuan tersebut menggarisbawahi kemanjuran penyerap jenuh berbasis PANI dalam mencapai operasi mode terkunci dalam EDFL, yang menyoroti potensinya untuk aplikasi dalam fotonik ultracepat dan kemajuan lebih lanjut dalam teknologi laser.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1068520024001548
Aeriyn D. Ahmad, Norrima Mokhtar, Irfan Anjum Badruddin, Sarfaraz Kamangar, Retna Apsari, Sulaiman W. Harun
https://doi.org/10.1016/j.yofte.2024.103809
