Author : Mustafa Mohammed Najm, Ahmed Shakir Al-Hiti, Bilal Nizamani, Mohammed Najm
Abdullah, A. H.A. Rosol, Pei Zhang, Sarah Mohammed Najm, Hamzah Arof, Zian Cheak
Tiu, Moh Yasin, Sulaiman Wadi Harun.
Teknologi laser serat telah banyak digunakan dalam kedokteran dan teknik karena
manfaatnya yang luar biasa dalam memberikan kualitas sinar laser yang tinggi, pulsa pendek,
dan daya puncak yang tinggi. Laser Q-switched pasif adalah salah satu teknik yang paling
umum digunakan untuk menghasilkan emisi pulsa pendek dalam serat optik dengan
memanfaatkan perangkat optik yang dikenal sebagai penyerap saturable (SA). Karbon
nanotube (CNT) telah menjadi terkenal dengan karakteristik uniknya dalam berbagai aplikasi
elektronik dan fotonik yang memiliki kinerja yang sangat baik dalam aplikasi laser serat
dibandingkan dengan SESAM. Namun, CNT dibatasi oleh ukuran nanotube, yang pada
gilirannya mempengaruhi bandwidth operasinya. Ternary transition metal chalcogenides
(TTMDCs) adalah jenis baru dari bahan tiga elemen yang memiliki beberapa sifat kimia dan
fisik dengan potensi yang cukup besar dalam perangkat skala nano termasuk WxNb(1-x)Se2,
dan RexNb(1-x)S2. WxNb(1-x)Se2 digunakan sebagai SA untuk menghasilkan pulsa Q-switched
dan mode-locked dalam 1,5µm wilayah yang dibuat dengan metode pengelupasan cair.
Bahan 2D lainnya digunakan dalam aplikasi laser serat yaitu Ternary Transition Metal
Dichalcogenides (TMDCs). Fase MAX yang dipilih dalam penelitian ini sebagai SA dalam
1,5µm wilayah dan dianggap sebagai bahan yang ideal untuk ketahanan suhu tinggi dan
ketahanan korosi.
Langkah pertama dalam penelitian ini adalah larutan PVA dibuat dengan
menambahkan 1 g bubuk PVA ke 100 ml air suling dan diaduk pada 500 rpm selama 2 jam.
Pada langkah kedua, 50 mg Cr2 Bubuk AlC ditambahkan ke 5 ml larutan PVA yang
disiapkan. Kemudian, larutan campuran dibiarkan selama 3 jam diaduk pada 1150 rpm di
bawah suhu kamar normal. Terakhir, larutan campuran tersebut dituang ke dalam cawan petri
dan ditempatkan pada suhu kamar normal hingga kering selama tiga hari untuk menghasilkan
sampel film tipis dengan ketebalan 16µm, yang disebut sebagai 16µm sampel. Untuk
meningkatkan ketebalan film pada preparasi kedua, pada preparasi pertama, menurunkan
jumlah air suling menjadi 40 ml dengan 1 g bubuk PVA selama 1 jam pengadukan pada 500
rpm. Kemudian, kami meningkatkan jumlah larutan PVA menjadi 20 ml dengan 40 mg
Cr2AIC selama 2 jam diaduk pada 700 rpm untuk meningkatkan ketebalan film. Terakhir,
larutan diteteskan ke dalam cawan petri dan dibiarkan kering selama 3 hari untuk
menghasilkan sampel film tipis kedua dengan ketebalan 45 µm yang disebut sebagai sampel
45 µm.
Pada Gambar 1(a) dan Gambar 1(c) menunjukkan ketebalan 16 µm dari sampel film
tipis pertama. Sedangkan sampel kedua lebih kental pada ketebalan 45µm yang ditunjukkan
Gambar 1 (b) dan Gambar 1(c). Gambar 2 (a) menunjukkan morfologi permukaan Cr2AlC
PVA diperoleh dengan pemindaian mikroskop elektron (SEM). Pada Gambar 2(b)
menunjukkan dispersi energi (EDX) unsur kimia Cr2AlC PVA. Pendekatan detektor kembar
seimbang digunakan untuk menganalisis karakteristik penyerapan nonlinier dari dua
ketebalan film SA yang berbeda, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.Sumber pulsa
mode-locked yang digunakan memiliki panjang gelombang 1558 nm, dengan laju
pengulangan masing-masing 1,88 MHz dan lebar pulsa 2,5 ps. Gambar 4 menunjukkan sifat
penyerapan nonlinier dari dua ketebalan film yang berbeda.Gambar 4(sebuah)danGambar
4(b)menunjukkan penyerapan nonlinier dari 16 µm sampel dan 45µm sampel yang memiliki
kedalaman modulasi 1,3% dan 0,14%
Pada Gambar 5, dua ketebalan film yang berbeda dari Cr2AlC SA dieksplorasi
menggunakan rongga cincin laser serat. Rongga EDFL terdiri dari dioda laser 980 nm (LD), 1
m serat yang didoping erbium (EDF), 0,5 m WDM. Isolator (ISO) ditempatkan setelah EDF
untuk mempertahankan tren laser dalam satu arah. Coupler optik (OC) 90:10 digunakan
untuk mengekstraksi 10% daya rongga EDFL untuk memantau kinerja laser keluaran dan
90% disimpan di dalam rongga laser untuk mempertahankan umpan balik laser.
Percobaan telah dilakukan pada EDFL berdasarkan dua Cr2AlC PVA dengan
ketebalan yang berbeda. Pada sampel 16µm, operasi EDFL Q-switched menghasilkan tingkat
pengulangan yang bervariasi dari 92 kHz hingga 137 kHz dengan lebar pulsa 1,8µs ke 1.2µs
pada daya pompa 66 mW hingga 167 mW (Gambar 6a). Pada sampel 45µm, Operasi Qswitched berada pada kisaran daya pompa 96 mW hingga 167 mW. Juga, tingkat
pengulangan meningkat dari 77 kHz menjadi 99 kHz; sementara lebar pulsa berkurang dari
1,86µs ke 1,4µs (Gambar 6b). Pada Gambar 7a dan 7b menggambarkan korelasi linier antara
daya keluaran rata-rata yang diperoleh dan energi pulsa berdasarkan daya pompa yang
berbeda untuk dua Cr2AlC. Pada sampel 16µm, energi pulsa dan daya keluaran rata-rata
meningkat dari 19 nJ menjadi 35 nJ dan 1,7 mW menjadi 4,8 mW, pada daya pompa masingmasing dari 66 mW menjadi 167 mW. Pada sampel 45 µm memiliki energi pulsa dan daya
keluaran rata-rata 40 nJ hingga 50 nJ dan 3,1 mW hingga 5 mW dengan daya pompa 96 mW
hingga 167 mW.
Gambar 8(a) dan Gambar 8(b)kereta pulsa seragam muncul untuk dua operasi EDFL
Qswitched yang berbeda. Pada sampel 16µm, tingkat pengulangan dan lebar pulsa sekitar
137 kHz dan 1,2µs pada daya pompa maksimum masing-masing 167 mW. Sedangkan pada
sampel 45µm, periode pulsa tercatat sekitar 10µs yang sesuai dengan tingkat pengulangan
dikurangi menjadi 99 kHz dan lebar pulsa minimum ditingkatkan menjadi 1,4µs. Rasio
tonoise tunggal (SNR) dari sampel 16µm dan 45µm film tipis sekitar 77 dan 73 dB, yang
sesuai dengan tingkat pengulangan 137 kHz dan 99 kHz, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 8(c) danGambar 8(d)
Kesimpulan
Dalam percobaan, dua ketebalan film yang berbeda dari Cr . yang diusulkan2AlC SA telah
diselidiki untuk menghasilkan laser EDF Q-switched. Menggunakan 16µm sampel, operasi
EDFL Q-switched telah mencapai tingkat pengulangan tinggi 137 kHz. Sedangkan dengan
45µm sampel dalam lingkungan percobaan yang sama didapatkan hasil tingkat pengulangan
yang lebih rendah hingga 99 kHz. Hal ini disebabkan peningkatan insertion loss di dalam
rongga, karena membuktikan bahwa ketika ketebalan film SA meningkat, kinerja SA
menurun.
Oleh: Maria Novi Limantoro 082011733006
