Mode-locking adalah teknik laser pulsa yang secara luas berkontribusi pada bidang komunikasi optik karena kemampuannya menghasilkan pulsa picosecond dan femtosecond. Teknik mode-locked terdiri atas dua skema berbeda. Yaitu: pasif dan aktif.
Skema aktif memodulasi kerugian di dalam rongga laser dengan modulator akustik-optik yang kompleks. Di sisi lain, skema pasif biasanya menggunakan absorber saturable film tipis (SA) yang dibuat oleh bahan fungsional. Selain itu memiliki karakteristik kesederhanaan dalam desain, konfigurasi yang fleksibel, dan kekompakan.
Dengan menggabungkan SA yang telah disiapkan dan dengan meningkatkan panjang rongga dengan penambahan SMF 30 m, 50 m, dan 100 m ke panjang asli rongga EDFL, pulsa mode-locked muncul ketika daya pompa LD berada di kisaran 91-167 mW. Hasil penelitian menunjukkan lebar pulsa yang diukur terpisah dari rongga EDFL pada osiloskop untuk masing-masing panjang 33 m, 53 m, dan 103 m berturut-turut adalah 46 ns, 48 ns, dan 52 ns. Selain itu, periode pulsa-ke-pulsa tercatat 177 ns, 277 ns dan 525 ns. Tingkat pengulangan pulsa diperoleh melalui RFSA untuk setiap panjang dalam rentang 100 MHz. Tingkat pengulangan yang diamati adalah 5,6 MHz, 3,6 MHz, dan 1,9 MHz, dengan rasio signal-to-noise (SNR) 83 dB, 85 dB, dan 70 dB pada daya input pompa maksimum 167 mW.
Spektrum keluaran diperoleh dari rongga EDFL 33 m, 53 m, dan 103 m. dalam eksperimen, daya pompa ditetapkan pada 167 mW. Diperoleh spektrum rongga EDFL dengan panjang gelombang 33 m pada pusat gelombang 1562 nm dan intensitas daya −8 dBm, dengan spektrum bandwidth 3 dB sebesar 6,03 nm. Panjang gelombang EDFL dengan lentgth 53 m di pusat 1564 nm, dengan spektrum bandwidth 3 dB 6 nm dan intensitas −4 dBm. Panjang gelombang adalah 1555 nm, pada spektrum bandwidth 3 dB 12,8 nm dan intensitas daya −4 dBm rongga EDFL dengan 103 m.
Sidebands Kelly diverifikasi melalui OSA dan muncul dalam kasus rongga EDFL dengan 33 m. Ini menunjukkan laser mode-locked yang dioperasikan dalam daerah soliton. Namun, dalam kasus rongga 53 m, sideband Kelly kurang menonjol karena penambahan panjang SMF, yang meningkatkan GDD lebih jauh dari nol. Namun, sideband Kelly menghilang, dan lebar spektral 3 dB diperluas dengan peningkatan lebih lanjut dari panjang SMF menjadi 100 m. Ini memaksa laser mode-locked untuk menghasilkan pulsa yang diregangkan karena GDD besar di rongga EDFL. GDD meningkat mengakibatkan ketidakseimbangan dalam nonlinier dan dispersi dihasilkan dari rongga EDFL. Jejak autokorelasi diperoleh dari mode-locked EDFL yang dikonfigurasi dengan panjang SMF berbeda, pada daya input pompa maksimum 167 mW. Jejak autokorelasi memiliki lebar penuh setengah maksimum (FWHM) dan 950 fs, 1,02 ps, dan 1,53 ps untuk rongga EDFL masing-masing 33 m, 53 m, dan 103 m.
Time-Bandwidth Product (TBP) dihitung secara matematis, dan diperoleh bahwa TBP untuk semua rongga kira-kira 0,644, yang menunjukkan pulsa mode-locked sedikit berbah. EDFL yang memiliki panjang rongga total 33 m menghasilkan luaran yang optimal dengan tampilan tajam dari sidebands Kelly yang mencapai lebar pulsa terpendek 950 fs. Selain itu, perbandingan kinerja laser serat terdoping erbium yang dikunci pada ragam 8-HQCdCl2H2O berbasis ragam SA lain.
Sebagai perbandingan, SNR film SA 8-HQCdCl2H2O memiliki kinerja yang baik dengan menggunakan metode casting karena stabilitas tinggi untuk laser mode-locking dengan panjang rongga yang berbeda. Selain itu, repetition rate dan lebar-pulsa dapat dibandingkan dengan SA lain yang juga memiliki kinerja yang baik.
Kami telah mendemonstrasikan pembangkitan pulsa mode-locked soliton dari rongga laser serat doped erbium (erbium-doped fiber laser/EDFL) dengan konfigurasi 8-Hydroxyquinolino cadmium chloride hydrate (8-HQCdCl2H2O) berbasis saturable absorber (SA). Hal ini menunjukkan bahwa operasi pulsa bergeser dari pulsa regangan ke daerah soliton dengan pengurangan panjang rongga. Laser mode-locked soliton beroperasi pada 1563 nm dengan lebar pulsa terpendek 950 fs dan dengan demikian dapat diterapkan dalam komunikasi optik.
Penulis: Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Mustafa Mohammed Najm , Hamzah Arof , Bilal Nizamani , Ahmed Shakir Al-Hiti , Pei Zhang , Moh Yasin & Sulaiman Wadi Harun (2021). Ultra-short pulse generating in erbium-doped fiber laser cavity with 8-Hydroxyquinolino cadmium chloride hydrate (8-HQCdCl2H2O) saturable absorber.
