Laser fiber Q-switched telah menarik banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir untuk berbagai aplikasi termasuk pemrosesan material, metrologi, biokimia dan komunikasi optik. Hal ini karena kemampuannya untuk menghasilkan kualitas sinar yang tinggi dalam struktur yang tidak tergantung pada pelurusan berkas sahaya dan sangat kompak. Pendekatan aktif dan pasif adalah dua metode penting untuk mencapai Q-switched untuk menghasilkan pulsa pendek (orde nanosekon). Teknik aktif itu sangat kompleks dan membutuhkan perangkat laser massal eksternal seperti modulator elektro-optik yang dilatakkan di dalam rongga laser. Di sisi lain, teknik pasif membutuhkan bahan penyerap jenuh (SA) dan lebih menarik karena keunggulannya dalam hal kesederhanaan, kekompakan, dan fleksibilitas implementasi. Dalam dekade terakhir, beberapa jenis bahan SA telah didemonstrasikan untuk menghasilkan pulsa Q-switched termasuk cermin penyerap jenuh semikonduktor (SESAM), tabung nano karbon (CNT), graphene dan black phosphorus (BP). Dalam artikel ilmiah ini, telah didemonstrasikan tentang pembuatan pulsa Q-switched pasif pada daerah panjang gelombang 1,5 µm yang menggunakan bahan SA berbasis 8-HQCdCl2H2O yang baru dibuat dan dikembangkan. Bahan SA dibuat dengan teknik pengelupasan mekanis yang menghasilkan pulsa pendek yang stabil dalam dua pengaturan eksperimental yang berbeda.
Desain rongga pulsa Q-switching terdiri dari dioda laser (LD), yang digunakan untuk memompa laser gelombang kontinu (CW) pada panjang gelombang 980 nm. Serat terdoping-erbium (EDF) sepanjang 1 m digunakan sebagai media penguatan dengan penyerapan ion 23 dB/m pada 980 nm. Dioda Laser (LD) memompa media penguatan melalui multiplekser divisi panjang gelombang (WDM). EDF memiliki diameter inti, diameter selongsong, dan bukaan numerik (NA) masing-masing 4 µm, 125 µm, dan 0,16. Bahan SA 8-HQCdCl2H2O dimasukkan ke dalam rongga laser antara dua ferrules serat untuk membentuk pulsa Q-switching. Isolator (ISO) adalah komponen optik yang digunakan untuk mempertahankan perambatan cahaya dalam satu arah ke dalam rongga cincin. Coupler optik (OC) 50:50 dan 95/05 digunakan untuk ekstrak 50% dan 5% dari luaran penguat untuk pengukuran analisis dan sisanya 50% dan 95% dihubungkan ke WDM untuk umpan balik. Panjang rongga total adalah 3 m. Luaran laser diukur dengan menggunakan optical spectrum analyzer (OSA), sedangkan optic power meter (OPM) digunakan untuk mengukur daya luaran rata-rata. Perilaku temporal yang dihasilkan Q- pulsa aktif dan stabilitas laser dianalisis dengan menggunakan osiloskop digital 350 MHz dan frekuensi gelombang radio 7,8 GHz.
Dalam pengaturan ini, penggandeng luaran diubah dari 50/50 – 95/05 OC di rongga laser. Durasi pulsa berkurang dan tingkat pengulangan pulsa meningkat, berdampak pada daya luaran rata-rata dan energi pulsa. Juga, ambang batas dan daya input maksimum untuk memproduksi Q-switched adalah 101–167 mW. Hasil eksperimen menunjukkan karakteristik temporal pada 101 mW, Daya pompa 122 mW, 142 mW, dan 167 mW. Perambatan pulsa yang berbeda diambil dalam domain waktu menggunakan osiloskop (OSC) dan menunjukkan intensitas pulsa. Tingkat pengulangan pulsa yang berbeda dicapai pada 145 kHz, 155 kHz, 163 kHz, dan 173 kHz. Lebar pulsa 2,4 μs, 2,1 μs, 1,88 μs dan 1,66 μs pada daya pompa 101–167 mW. Hasil juga menunjukkan spektrum luaran dari Q- mengaktifkan EDFL pada daya pompa yang berbeda 101 mW, 122 mW, 142 mW, dan 167 mW dengan panjang gelombang pusat 1530,74 nm, 1530,74 nm, 1530,49 nm, dan 1530,49 nm.
Proses Q-switched berkinerja tinggi dan stabil direalisasikan di kedua penyetelan. Dalam rongga laser 50/50 coupler, Q- switching laser menghasilkan daya luaran rata-rata maksimum dan energi pulsa masing-masing sebesar 23,4 mW dan 172 nJ. Dengan mengubah luaran coupler dari 50/50 – 95/05 di setup eksperimen kedua, lebar pulsa berkurang dari 2,4 µs menjadi 1,66 µs dan laju pengulangan pulsa meningkat dari 145 kHz menjadi 173 kHz. Bahan SA organik menggunakan pengelupasan mekanis menunjukkan hasil yang baik sebagai Q-switcher pasif dalam laser berbasis doping erbium.
Penulis : Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030402621007518
Mustafa Mohammed Najm, Ahmed ShakirAl-Hiti, Bilal Nizamani, Hamzah Arof, Pei Zhang, Moh Yasin, Sulaiman Wadi Harun., Passively Q-switched erbium-doped fiber laser with mechanical exfoliation of 8-HQCDCL2H2O as saturable absorber.
