Laser serat menjadi sumber laser yang paling andal untuk aplikasi denyut laser karena karakteristik penyebaran cahaya yang terus menerus membatasi inti serat, bebas perataan dan lebih kuat dibandingkan dengan jenis laser lainnya menjadi salah satu keuntungan. Laser serat dapat menjadi lebih berharga bagi industri pemrosesan material jika dapat menghasilkan daya puncak yang tinggi. Ini bisa dilakukan dengan memodulasi laser dengan teknik Q-switching atau mode-locking. Dalam penelitian ini, kami fokus pada teknik peralihan-Q. Sebuah Saturable Absorber (SA) adalah kunci untuk mengkonversi dari operasi gelombang kontinyu ke operasi Q-switching. Biasanya, SA dapat dibagi menjadi dua kategori, buatan atau nyata. Untuk SA buatan, menambahkan isolator yang bergantung pada polarisasi dalam rongga laser serat yang dapat menginduksi laser berdenyut. Metode konfigurasi laser serat ini dikenal sebagai rotasi polarisasi nonlinear (NPR). Banyak bahan telah dieksplorasi untuk bekerja sebagai SA nyata, tetapi tidak semua. Salah satu SA komersial yang tersedia adalah spion penyerap jenuh semikonduktor (SESAM). Eksplorasi progresif masih berlangsung karena materi yang dilaporkan tersebut memiliki kekurangan yang signifikan sebagai SA yang ada. Misalnya, ia memiliki kompleksitas penyelarasan optik, bandwidth optik operasi terbatas, fabrikasi rumit, dan kepekaan terhadap lingkungan. Sehingga, menjadi motivasi untuk mencari SA dengan kinerja optimum yang baru untuk pembangkitan laser serat pulsa.
Kami mendemonstrasikan unsur tanah lutetium oksida (Lu2 O3) sebagai penyerap jenuh pasif (SA) untuk menghasilkan laser operasi Q-switching pada wilayah 1-mikron. Rongga laser seluruhnya terbuat dari serat konfigurasi ring dengan serat ytterbium berlapis tunggal sebagai media penguatan. Di bawah drop-pengecoran dengan metode fabrikasi, film Lu2 O3 dengan ketebalan 20 μm memiliki absorpsi linier sebesar ∼5dB. Kereta pulsa yang stabil dengan pola frekuensi pengulangan yang khas (26,25 kHz–46,68 kHz) dan denyut nadi dengan lebar (9,36 μs hingga 4,59 μs) seiring dengan peningkatan daya pompa dari 116 mW menjadi 151 mW. Pada daya pompa maksimum, selubung pulsa tunggal memiliki energi pulsa 128,8 nJ dengan 42 Rasio signal-to-noise (SNR) dB. Daya keluaran maksimum adalah 6 mW dan laser secara konsisten memiliki panjang gelombang puncak pada 1067,8 nm. Menjelajahi bahan alternatif baru untuk penyerap jenuh adalah salah satu arah untuk pengembangan laser pada semua serat pulsa yang lebih baik, terutama di wilayah 1-mikron pada panjang gelombang.
Peneliti berhasil mendemonstrasikan sepotong film Lu2 O3 untuk bekerja sebagai SA dengan mengubah operasi laser gelombang kontinyu menjadi Q-switching laser operasi. Film Lu2 O3 memiliki absorpsi linier 5 dB dan adanya jumlah unsur lutetium dan oksigen yang lebih tinggi difilm. Q-switched YDFL menghasilkan panjang gelombang puncak pada 1067,8 nm. Dari 116 mW hingga 151 mW daya pompa, osiloskop laser kereta api memiliki tingkat pengulangan dari 26,25 kHz menjadi 46,68 kHz. Dengan lebar pulsa terpendek 4,6 μs diperoleh pada daya pompa maksimum, energi pulsa tertinggi yang tercatat adalah 128 nJ. Stabilitas pulsa telah dikonfirmasi melalui SNR 42 dB pada frekuensi dasar 46,68 kHz. Jadi, film Lu2 O3 dengan koneksi semua serat menawarkan ambang kerusakan yang kuat, andal, kompak, dan sangat termal berdenyut. Laser ini cocok untuk banyak aplikasi potensial termasuk penelitian di bidang medis, militer, dan pemrosesan industri.
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-s2.0-85088665350&doi=10.1016%2fj.ijleo.2020.165267&partnerID=40&md5=db8e0e6a87e5cefa435f745763323e03
Baharom M.F., Rahman M.F.A., Latiff A.A., Apsari R., Harun S. (2020). Inducing Q-switching operation at 1-micron all-fiber laser via lutetium oxide film saturable absorber.
Optik, Vol. 219.
