Laser pulsa banyak digunakan untuk pemrosesan material, komunikasi optik dan aplikasi medis. Laser pulsa dapat dicapai melalui dua cara, yaitu cara aktif atau pasif. Yang cara aktif membutuhkan modulasi eksternal dari sinyal, sedangkan metode pasif menggunakan bahan yang disebut jenuh penyerap (SA). Untuk laser yang dimodulasi secara aktif, keterlibatan komponen yang digerakkan secara elektrik membuat pengaturan kompleks sehingga metode pasif untuk mencapai laser pulsa lebih disukai. Dalam laser fiber, operasi pulsa pasif dapat dicapai dengan penggabungan SA dalam dua metode yang berbeda, dengan mengapit bahan di antara ferrules serat atau mengendapkan SA ke serat yang dipoles samping. Cermin penyerap jenuh semikonduktor (SESAM) pertama kali digunakan sebagai SA untuk pembangkit pulsa femtosecond oleh Keller. Namun, teknik ini menunjukkan beberapa kelemahan, seperti pengaturan dan batasan yang rumit dalam operasional bandwidth. Makanya, banyak material dengan sifat penyerapan jenuh yang kuat telah menggantikan SESAM sebagai pembangkit pulsa dalam rongga laser. Beberapa penelitian ekstensif dilaporkan untuk mengeksplorasi potensi SA berdasarkan karbon nanotube, logam transisi dichalcogenides, isolator topologi, fosfor hitam (BP) dan graphene. Sampai saat ini, graphene dan BP sering dikembangkan sebagai SA. Namun, graphene mempunyai ambang batas kerusakan rendah, sedangkan BP sensitif terhadap lingkungan, sehingga penanganan material dapat menimbulkan masalah. Selanjutnya masih dicari bahan SA yang cocok dari segi kinerja, stabilitas, keberlanjutan, dan fabrikasi SA biaya.
Metode dan Hasil:
Dalam penelitian ini digunakan bahan AZO tertanam dalam polivinil alkohol (AZO – PVA) yang dapat memicu operasi laser pulsa di dalam rongga laser 1,55 µm. Ragam Q-switching dicapai lebih dulu untuk beroperasi pada panjang gelombang pusat 1559,6 nm, memiliki lebar pulsa terpendek 2,2 µs dan laju pengulangan tertinggi 86 kHz. Laser terkunci-ragam (mode-locked) nanosekon itu juga dibangkitkan yang beroperasi pada panjang gelombang puncak 1560,4 nm dengan daya rata-rata maksimum 0,543 mW. Dalam penelitian ini, secara eksperimental telah dicapai kedua ragam (Q-switched dan mode-locked) dengan menggunakan AZO sebagai SA. Namun, studi teoritis rinci dilaporkan dalam pekerjaan kami sebelumnya, di mana laser Q-switched dan mode-locked secara teoretis dianalisis dengan asumsi SA bertanggung jawab atas pembangkitan pulsa.
Dalam eksperimen ini, lapisan tipis AZO–PVA dilaporkan secara eksperimental sebagai bahan SA untuk pembangkitan pulsa Q-switched dan nanodetik mode terkunci pulsa di rongga EDFL. Sepengetahuan kami, film tipis AZO – PVA digabungkan ke semua berbasis serat Rongga EDFL untuk pertama kalinya. Pada awalnya, untuk mengecualikan kemungkinan pembangkitan pulsa oleh polimer host, lapisan tipis PVA murni tanpa AZO disiapkan dan dimasukkan ke EDFL rongga. Daya pompa dinaikkan hingga batas maksimum dari pompa dioda laser. Tidak ada pulsa yang diamati pada osiloskop, untuk dipastikan bahwa tidak ada kontribusi dalam pembentukan pulsa hanya oleh PVA itu sendiri. Operasi gelombang kontinu (CW) dicapai di atas ambang daya pompa 10 mW. Sementara setelah penyisipan bahan SA, Q-switched diamati dan dipertahankan antara 45,3 mW dan 198 mW.
Lapisan tipis AZO-PVA yang baru dikembangkan dapat digunakan sebagai SA di rongga EDFL. Bahan SA menunjukkan kedalaman modulasi 1,0% dan absorpsi linier sebesar 1,65 dB. Q-switched yang stabil dan mode-terkunci pulsa nanodetik dicapai dengan SA. Q-switched yang muncul di dalam daya pompa dari 45–198 mW, panjang gelombang operasi laser pulsa itu 1559.6 nm, lebar pulsa terpendek adalah rata-rata 2.2 µs daya keluaran adalah 4,1 mW, dan energi pulsa adalah 47,3 nJ. Ragam pulsa nano-terkunci diperoleh pada panjang gelombang operasi 1560,4 nm. Hasil penelitian ini membuka cara untuk penyelidikan lebih lanjut pada lapisan tipis AZO–PVA, seperti pembangkitan pulsa picosecond, pembangkitan pulsa femtosecond, soliton mode-locking dan multi-wavelength Q-switching.
Penulis : Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1555-6611/abefe8/meta
B Nizamani, A A A Jafry, S Salam, G Fizza, R S M Soboh, M I M Abdul Khudus, E Hanafi, M Yasin, and S W Harun., Aluminium zinc oxide as a saturable absorber for passively Q-switched and mode-locked erbium-doped fiber laser.
