Tungsten Disulfide Film Berbasis Saturable Absorber untuk Penghasil Pulsa Q-switched

Share on facebook
Share on google
Share on twitter
Share on linkedin
Ilustrasi oleh dksh.com

Laser serat Q-switched berguna untuk banyak aplikasi seperti pemotongan laser, penginderaan jauh, dan medis. Q-switching dapat direalisasikan baik teknik aktif atau pasif. Teknik pasif Q-switched berdasarkan penyerap jenuh (SA) sering lebih disukai dibandingkan dengan yang aktif karena mereka lebih kompak dalam penyetelan dan tidak memerlukan pengontrol elektronik apapun untuk memicu pulsa. Teknologi SA telah berkembang sangat pesat dimana banyak bahan baru telah diusulkan dalam beberapa tahun terakhir untuk memenuhi kebutuhan aplikasi fotonik. WS2 dilaporkan memiliki sifat listrik dan optik yang sangat baik yang berguna untuk berbagai aplikasi fotonik, termasuk persiapan bahan, spektroskopi sisir frekuensi, dan laser.

Pada awalnya, penulis menyelidiki kinerja EDFL dengan secara bertahap meningkatkan dengan menggunakan daya pompa 980 nm. Teramati bahwa laser intra-rongga mulai menghasilkan laser gelombang kontinu (CW) saat daya pompa mencapai 40,0 mW. Pulsa sakelar-Q yang dimulai sendiri yang stabil diamati sebagai daya pompa meningkat di atas ambang batas 71,7 mW. Ambang batas ini relatif tinggi karena tingginya insertion loss dari SA. Operasi laser Q-switched dipertahankan stabil hingga daya pompa 112,9 mW. Begitu pompa daya melebihi 112,9 mW, operasi Q-switched menjadi tidak stabil, sebelumnya kereta pulsa berkurang. Saat daya pompa dikurangi kembali menjadi 112,9 mW, pulsa Q-switched yang stabil direkonstruksi. Dengan demikian, itu bisa menegaskan bahwa tidak ada kerusakan termal pada film WS2 PVA di Q-switching proses. Berdasarkan spektrumnya, laser beroperasi pada 1565,2 nm dengan bandwidth 3dB 2 nm. Perluasan spektral karena efek modulasi fase-diri di dalam rongga laser. 

Dapat dilihat dengan jelas profil pulsa asimetris dengan waktu naik yang lambat dan tepi jatuh yang cepat.  Hasil ini disebabkan oleh absorpsi nonlinier dari WS2 sebagai semikonduktor. Pada tahap awal pembentukan pulsa saklar-Q, penyerapan foton tunggal dari WS2 mendominasi interaksi karena kepadatan foton intracavity yang rendah, jadi denyut nadi memiliki waktu naik yang lambat. Namun, absorpsi dua foton dari WS2 terjadi dengan akumulasi nomor foton, yang akan menyebabkan terjadinya tiba-tiba penurunan transmisi. Kepadatan foton rongga berkurang secara tiba-tiba, mengarah ke tepi jatuh cepat dari pulsa Q-switched. Hal ini menggambarkan frekuensi dasar 67,2 kHz dengan signal to noise ratio (SNR) sekitar 57,5 ​​dB yang menunjukkan kecilnya fluktuasi. Amplitudo pulsa 14 harmonisa juga diamati dalam rentang 1 MHz, lebih lanjut menegaskan stabilitas kereta pulsa. Tidak seperti tingkat pengulangan yang ditentukan oleh panjang rongga mode terkunci, Laser Q-switched memiliki tingkat pengulangan variabel.

Diperoleh bahwa laju pengulangan meningkat dari 50,26 menjadi 67,2 kHz, sedangkan lebar pulsa menyusut dari 2,39 menjadi 1,92 µs sebagai daya pompa meningkat dari 71,7 menjadi 112,9 mW. Hal ini dikaitkan dengan populasi pemilih trons terakumulasi pada tingkat energi atas, yang meningkat sebagai pompa daya meningkat. Akibatnya, waktu naik dan turunnya denyut nadi berkurang. Fenomena ini meningkatkan kecepatan pengulangan dan menurunkan lebar pulsa. Penulis telah berhasil mendemonstrasikan Q-switched EDFL menggunakan film WS2 PVA sebagai SA. SA berhasil dibangun dengan mencampurkan WS2 ke larutan PVA. Untuk membentuk film komposit setelah proses pengeringan. Itu dimasukkan ke dalam file Rongga EDFL untuk menghasilkan rangkaian pulsa sakelar-Q yang stabil yang beroperasi pada 1565.2 nm dan kecepatan pengulangannya dapat disetel dari 50,26 hingga 67,2 kHz. Di maksimal daya pompa imum 112,9 mW, daya keluaran rata-rata maksimum 1,94 mW, lebar pulsa terpendek 1,92 µs dan energi pulsa tunggal maksimum 28,9 nJ yang diperoleh. Hasil ini menunjukkan bahwa nanomaterial WS2 memiliki aplikasi potensial dalam generasi laser berdenyut, terlebih persiapan cara kerja WS2 SA yang sangat sederhana.

Penulis: Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si.

Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan Penulis di: https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-85086234389&partnerID=40&md5=c91755a1ca2ec4d46f1c1e7ff8a3c796

Omar S., Arof H., Musa B., Ali M.I.M., Jusoh Z., Apsari R., Harun S.W.   (2020). Tungsten Disulfide Film Based Saturable Absorber for Q-switched Pulses Generation. Nonlinear Optics Quantum Optics, Vol. 52, pp. 229– 236.

Berita Terkait

UNAIR News

UNAIR News

Media komunikasi dan informasi seputar kampus Universitas Airlangga (Unair).

Leave Reply

Close Menu