Selama bertahun-tahun, banyak ilmuwan berfokus pada pengembangan berbagai metode peralihan Q untuk menghasilkan pulsa optik pendek berenergi tinggi untuk berbagai jenis penelitian dan aplikasi industri termasuk laser, terapi retinal, dan perawatan kulit. Elemen penting dalam konfigurasi laser ini adalah absorber (SA) yang bertindak sebagai penyerap pada optik intensitas tinggi. Saat cukup cahaya mengenai material yang dikenal sebagai SA, prinsip pemblokiran membatasi elektron dari keadaan dasar untuk eksitasi menuju keadaan energi atas, sehingga melepaskan foton sebagai stiemisi mulasi di dalam material. SA perlu memiliki normal absorpsi yang memberikan kontribusi pada absorpsi non-linier saat panjang gelombang bekerja, celah pita elektronik kecil, kerusakan optik tinggi di ambang batas, dan kemudahan integrasi, sehingga kompatibel dengan apa pun konfigurasi laser. Karenanya, banyak karya diterbitkan yang berhasil terintegrasi di berbagai material 2-dimensi (2D) sebagai SA fungsional dirongga laser serat seperti graphene, fosfor hitam, logam transisi dichalcogenides (TMDs), isolator topologi (TI), bismutena, dan MXene.
MXene adalah logam terner karbida / nitrida dengan rumus umum M n+1 Xn Tx dimana M melambangkan logam transisi, X adalah karbon atau nitrogen dengan n= 1, 2, 3 dan T mendefinisikan penghentian wajah seperti hydroxyl, oksigen atau fluor. menggunakan MXene sebagai SA dilaser serat yang didoping ytterbium dan erbium (EDFL) karena memiliki sedikit supremasi dalam hal fisik, optik, mekanis, dan termal properti. Tidak hanya meniru graphene dalam hal mobilitas elektron,tetapi juga menunjukkan kualitas SA yang mencengangkan. Misalnya, Ti3C2Tx memiliki toleransi kerusakan optik tinggi yaitu 70 mJ/cm, sangat baik penyerapan nonlinier, dan kemampuan switching optik cepat. Oleh karena itu, berbagai pendekatan telah mengungkapkan potensi MXene sebagai SA dalam konfigurasi laser yang berbeda. Namun, sebagian besar lebih fokus pada generasi pulsa ultrashort di EDFL rongga.
Karbida/nitrida logam berlapis yang dikenal sebagai MXene memiliki sifat optik yang unggul seperti kerusakan optik yang tinggi toleransi, kapabilitas peralihan optik cepat, dan transmitansi nonlinier yang sangat baik, menjadikannya perangkat SA sebagai rongga laser serat. Peneliti mensintesis MXene Ti3C2Tx menggunakan dua perangkat SA, yaitu MXene-film dan MXene D-shaped fiber (MXene-DS). Sifat optik perangkat SA yang disiapkan diselidiki, dan MXene-DS menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam hal transmisi nonlinier dengan kedalaman modulasi 3% dan kerugian nonlinier 58,5%. Perangkat SA kemudian digabungkan ke dalam EDFL dan menghasilkan laser Q-switched pada daya ambang pompa 44 mW untuk MXene-film dan 81 mW untuk MXene-DS. MXene-film memulai Q-switched yang stabil dengan lebar pulsa minimum 2,31 µs sedangkan, MXene-DS menunjukkan laser berdenyut dengan lebar pulsa minimum 2,58 µs. MXene-DS menunjukkan sangat baik stabilitas pulsa pada daya pemompaan tinggi, menjadikannya perangkat SA yang cocok untuk EDFL.
Peneliti menunjukkan kemampuan MXene Ti3C2Tx untuk menghasilkan Q-switched di rongga EDFL. Peneliti menyiapkan bubuk Ti3C2Tx melalui etsa selektif dan mengembangkan dua perangkat SA dengan proses pengadukan dan ultrasonikasi. Kedua SA menunjukkan transmitansi nonlinier yang sangat baik dengan mod 1,22% kedalaman ulasi untuk MXene-film dan 3% untuk MXene-DS, dapat dikatakan potensial sebagai inisiator pulsa di EDFL. Film MXene yang disintesis dan MXene-DS memulai Q-switched pada daya pompa ambang rendah sebesar 44 mW dan 81 mW. Perangkat SA yang disiapkan menghasilkan Pulsa Q-switched dengan lebar pulsa minimum 2,31 µs untuk MXene-film dan 2,58 µs untuk MXene-DS, menunjukkan kinerja laser yang sangat baik dari kedua SA. Namun, MXene-DS menunjukkan keunggulan yang signifikan stabilitas laser pada daya pemompaan yang tinggi, oleh karena itu dapat ditempelkan sebagai perangkat SA untuk rongga laser serat.
Penulis: Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan Penulis di: https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85086461753&doi=10.1016%2fj.yofte.2020.102289&origin=inward&txGid=19d8f295d05195c4994437d43da94355
Jafry A.A.A., Krishnan G., Kasim N., Zulkipli N.F., Samsamnun F.S.M., Apsari R., Harun S.W. (2020). MXene Ti3C2Tx as a passive Q-switcher for erbium-doped fiber laser. Optical Fiber Technology, Vol. 58.
