Laser serat pulsa Q-switched telah banyak digunakan banyak aplikasi seperti telekomunikasi, optik penginderaan, obat, dan pengolahan bahan. Laser tersebut bisa dihasilkan dengan menggunakan berbagai pendekatan berdasarkan perangkat aktif atau pasif seperti kristal elektro-optik, semikonduktor cermin penyerap jenuh, graphene, atau jenis penyerap jenuh (SA) lainnya. Saat ini, cermin penyerapan jenuh semikonduktor (SESAMs) banyak digunakan sebagai bahan SA di laser serat Q-switched komersial dalam hubungannya dengan serat terdoping erbium (EDF) sebagai media laser aktif. Namun, karena keterbatasan lebar celah pita semikonduktor dan substrat cermin, bandwidth kerja SESAM adalah biasanya hanya puluhan nanometer. Persiapan SESAM rumit dan biaya pembuatannya mahal. Di beberapa tahun terakhir, beberapa material berdimensi rendah telah ditemukan dan diterapkan ke SA untuk pembangkit laser pulsa, seperti graphene, isolator topologi, logam transisi disulfides, fosfor hitam, dan lain sebagainya. Diantara mereka, isolator graphene dan topologi memiliki respon pembawa ultrafast, tetapi kepadatan elektronik yang rendah dari keadaan dekat titik Dirac yang membatasi karakteristik absorpsi nonliniernya (kedalaman modulasi rendah). Disulfida logam transisi memiliki celah pita besar, tetapi pita respons optiknya terutama terletak di wilayah cahaya tampak. Meski fsofor hitam dapat mencapai respons optik dari cahaya tampak ke inframerah-tengah sesuai dengan celah pita yang dapat disesuaikan dari lapisan yang berbeda antara 0,3 dan 2,0 eV, stabilitas kimia fosfor hitam buruk. Demikianlah para peneliti ilmiah telah meneliti untuk pengembangan berbagai bahan alternatif sebagai bahan SA baru berkinerja tinggi.
Dalam eksperimen ini, akan didemonstrasikan skema fiber Qswitched EDFL dengan rongga cincin dengan menggunakan BDF sebagai bahan SA untuk pertama kalinya. Performa desain laser yang dikerjakan meliputi durasi pulsa laser, laju pengulangan, dan daya luaran, akan diteliti dan dianalisis. Hasilnya menunjukkan bahwa BDF adalah solusi prospektif untuk mewujudkan laser serat Q-switched pasif yang kuat dan kompak. Dibandingkan dengan pekerjaan sebelumnya, laser yang diusulkan hanya menggunakan 30 cm BDF panjang dalam konfigurasi ring untuk beroperasi dalam daerah 1,5 mikron.
Metode dan Hasil:
Diagram skematik Q-switched EDFL yang menggunakan BDF sebagai bahan SA dan konfigurasi laser serat ini monolitik dengan semua sambungan penyambungan. Rongga cincin terdiri dari multiplexer divisi panjang gelombang (WDM) 980/1550 nm, sepotong serat gain 2,4 m (Fiber inti, I-25), isolator optik 1550 nm dan luaran 90:10. Serat yang didapat adalah serat doped erbium (EDF) dengan bukaan numerik 0,24, panjang gelombang cut-off 900 nm dan penyerapan 23,9 dB/m pada 980 nm. Pompa laser 980 nm digabungkan ke dalam rongga melalui multiplexer panjang gelombang (WDM) dengan rugi sisipan 0,06 dB ke pemompa fiber. Isolator memastikan untuk mencegah umpan balik cahaya yang tidak diinginkan. Penggandeng luaran mengekstrak 10% dari laser berosilasi di rongga cincin untuk analisis. BDF sepanjang 30 cm, dengan diameter core 12,7 μm dan NA 0,31 dimasukkan ke dalam rongga antar isolator dan penggandeng luaran. Port 10% dari penggandeng luaran adalah terhubung ke optical spectrum analyzer (OSA), osiloskop 350 MHz, pengukur daya optik (OPM) 100D Thorlabs dan penganalisis spektrum frekuensi radio (RF) 7,8 GHz. Spektrum EDFL direkam oleh OSA. Pulsa ditangkap oleh osiloskop. Laju pengulangan diukur dengan osiloskop dan stabilitas laser pulsa dipantau oleh Penganalisis spektrum RF. Daya luaran rata-rata diukur dengan OPM yang dihubungkan dengan sensor daya fotodioda S145C. Perlu dicatat bahwa panjang BDF yang digunakan karena SA adalah 20 dan 35 m dalam pekerjaan sebelumnya. Pulsa Q-switching mode tidak dapat dicapai jika panjang BDF terlalu panjang dalam desain kami. Mekanisme keadaan ini masih sedang dipelajari. Patut dicatat bahwa kami tidak menggunakan pengontrol polarisasi (PC) yaitu rongga untuk mengurangi kehilangan rongga. Kami memperoleh hasil yang hampir serupa dengan penggunaan PC.
Kesimpulannya, EDFL semua fiber Q-switched dengan panjag BDF 30 cm sebagai bahan SA telah dikerjakan dan didemonstrasikan secara eksperimental. Pulsa Q-switched yang stabil telah dicapai pada panjang gelombang 1560,48 nm saat daya pompa sedang meningkat dari 50 menjadi 178 mW. Pengulangan maksimum rate dan lebar pulsa terpendek adalah 94,61 kHz dan 1,18 μs, masing-masing pada daya pompa 178 mW. Maksimal energi pulsa 15,6 nJ sesuai dengan daya keluaran dari 1,47 mV. Disimpulkan bahwa BDF sebagai SA bisa diimplementasikan untuk menghasilkan Q-switching yang sederhana dan andal mode yang beroperasi di EDFL. Laser serat yang diusulkan ini akan membawa aplikasi praktis dalam banyak iklan bidang industri.
Penulis: Moh. Yasin
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
