Laser serat Q-switched mempunyai daya tinggi serta energi yang diperoleh pada kekuatan pompa relatif rendah, dan dapat diaplikasikan dalam pengolahan bahan, obat, sistem radar laser, dan lain-lain. Laser serat Q-switch pasif memiliki kelebihan pada aspek kepadatan, kesederhanaan, dan biaya yang terjangkau dalam desain, dibandingkan dengan mereka yang menggunakan teknik aktif seperti modulator elektro-optik dan acousto-optik. Untuk saat ini, telah diselidiki secara luas dengan menggunakan berbagai jenis saturable absorbers (SAs) seperti graphene, karbon nanotube dan fosfor hitam.
SA ini memiliki keunggulan pita panjang, gelombang serapan luas, dan lebar, waktu pemulihan sangat cepat serta proses pembuatan sederhana. Laser serat Q-switch pasif juga dapat diperoleh dengan memasang rongga laser dengan elemen yang memiliki penyerapan nonlinear dalam kisaran penguat. Relaksasi ion penyerap tereksitasi ke permukaan tanah yang dapat dicapai dengan berbagai teknik. Misalnya, Tordella dan lain sebagainya. Keuntungan dari SA berbasis serat adalah kemampuannya untuk menahan penguatan luar biasa pada serat dari penguat dan ambang kerusakan tinggi untuk pulsa Q-switched yang berdaya tinggi.
Laser Serat-Doped Erbium-Doped Pasif Q-Switched (EDFL)
Penelitian ini menjelaskan mengenai laser serat-doped Erbium-doped pasif Q-switched (EDFL) berdasarkan Thulium fiber saturable absorber (SA). EDFL menghasilkan pulsa Q-switching yang beroperasi pada 1564 nm, karena daya pompa meningkat di atas ambang batas 66 mW. Operasi Q-switching dipertahankan sebelum menghilang, ketika daya pompa di atas 104 mW. Hal ini, disebabkan oleh fakta bahwa serat thulium tidak dapat pulih sepenuhnya dalam waktu yang cepat. Dengan SA, laser menghasilkan kereta pulsa yang stabil dengan tingkat pengulangan mulai dari 2,18 hingga 3,16 kHz dan lebar pulsa berkurang dari 127,4 menjadi 75,4 µs, serta memvariasikan daya pompa dari 66 mW hingga 104 mW. Energi pulsa maksimum 8,2 nJ diperoleh pada daya pompa 104 mW.
Q-switching diperoleh dengan memasukkan Thulium sepanjang 19 cm ke dalam rongga laser. Tanpa SA, laser beroperasi dalam mode CW pada 1571 nm. Panjang gelombang bergeser ke panjang gelombang yang lebih pendek dari 1564 nm dengan penggabungan SA. Hal ini, dikaitkan dengan hilangnya insersi SA, yang memiliki keuntungan lebih tinggi untuk mengkompensasi kerugian. Perluasan spektrum juga diamati pada laser Q-switched karena efek modulasi fase-self. Rezim Q-switching terjadi ketika laser pompa dinaikkan di atas daya ambang pompa sebesar 66 mW. Pada daya pompa ini, laser menghasilkan foton yang cukup untuk mencapai energi ikatan ion Thulium, yang kemudian membangkitkan ion dari kondisi dasar ( 3H6 ) hingga kondisi tereksitasi ( 3F4 ).
Sekali mencapai energi yang cukup pada 3F4 Tm3+ , serat thulium menjadi transparan dan memungkinkan sinar laser untuk melewati. Proses Tm3+ adalah sekitar 250 μs pada kondisi 3F4 dan dengan demikian, ion thulium kembali ke keadaan dasar untuk mengulangi proses penyerapan dan menghasilkan Q-switching. Q-switched yang stabil adalah ketika diberikan daya pompa bervariasi dari 66 hingga 104 mW. Namun, dengan semakin meningkatnya daya pompa, pulse train menjadi tidak stabil dan menghilang. Interval waktu antara pulsa adalah sekitar 304,9 μs, yang setara dengan tingkat pengulangan 3,28 kHz. Diketahui bahwa interval waktu antara pulsa berkurang sementara, amplitudo pulsa meningkat ketika daya pompa juga meningkat dari 66 hingga 104 mW. Pembangkitan pulsa Q-switching disebabkan oleh aksi gain-switching yang disediakan oleh ion thulium yang berinteraksi dengan laser erbium berosilasi. Hilangnya rongga tinggi yang disebabkan oleh ion thulium menyebabkan sejumlah besar energi disimpan dalam media penguatan. Ketika rongga mencapai kondisi saturasi, rongga dengan cepat berkurang dan memungkinkan ekstraksi energi yang disimpan oleh pulsa laser secara efisien.
Penelitian ini telah berhasil menjelaskan QFL yang diaktifkan secara pasif, serta beroperasi pada 1564 nm dengan penggabungan serat Thulium di dalam rongga laser sebagai SA. EDFL menghasilkan pulsa Q-switching pada daya pompa ambang 66 mW dan operasinya dipertahankan hingga daya pompa maksimum 104 mW. Dengan memvariasikan daya pompa, dari daya ambang batas menjadi 66 mW hingga 104 mW, laju pengulangan pulsa dapat ditingkatkan dari 2,18 kHz menjadi 3,41 kHz, sedangkan lebar pulsa berkurang dari 127,4 μs menjadi 69,6 μs. Energi pulsa maksimum 8,2 nJ diperoleh pada daya pompa 104 mW. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa serat Thulium adalah bahan yang menjanjikan untuk aplikasi Q-switching.
Penulis: Retna Apsari
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di: https://www.oldcitypublishing.com/journals/nloqo-home/nloqo-issue-contents/nloqo-volume-49-number-1-2-2018/nloqo-49-1-2-p-157-165/
