Penelitian ini membahas pengembangan Erbium-Doped Fiber Laser (EDFL) dengan teknik passively Q-switched menggunakan bahan semikonduktor organik Tris (8-hydroxyquinolinato) Aluminium (Alq₃) dalam bentuk film tipis sebagai saturable absorber (SA). EDFL yang beroperasi pada panjang gelombang 1,55 µm memiliki berbagai keunggulan seperti biaya rendah, fleksibilitas tinggi, dan desain sederhana, sehingga banyak diaplikasikan dalam komunikasi optik, pemrosesan material, dan spektroskopi.
Sebelumnya, berbagai material seperti graphene, carbon nanotubes (CNTs), dan semiconductor saturable absorber mirrors (SESAMs) telah digunakan sebagai SA, namun masing-masing memiliki keterbatasan seperti biaya tinggi, kompleksitas fabrikasi, atau jangkauan operasi yang sempit. Oleh karena itu, penelitian ini berfokus pada pemanfaatan material organik Alq₃ yang memiliki karakteristik unggul, antara lain kestabilan termal tinggi, ketahanan fotokonduktivitas, dan kemampuan membentuk film tipis yang stabil.
Dalam studi ini, film tipis Alq₃ digunakan dalam konfigurasi laser berbasis serat untuk menghasilkan pulsa Q-switched yang stabil pada panjang gelombang 1560 nm. Hasil menunjukkan peningkatan laju repetisi dan penurunan lebar pulsa seiring dengan peningkatan daya pompa, membuktikan potensi besar Alq₃ sebagai saturable absorber organik yang efisien dan andal untuk aplikasi fotonik di masa depan.
Metode dan Hasil
Penelitian ini menggunakan bahan Tris (8-hydroxyquinolinato) Aluminium (Alq₃) dalam bentuk serbuk yang kemudian difabrikasi menjadi film tipis sebagai saturable absorber (SA). Proses pembuatan dilakukan dengan melarutkan Alq₃ ke dalam air suling, menambahkan aseton untuk homogenisasi, kemudian mencampurkannya dengan larutan polyvinyl alcohol (PVA). Campuran tersebut diaduk selama tiga jam dan dikeringkan pada suhu ruang hingga terbentuk film setebal ±50 µm. Film yang dihasilkan dipotong kecil dan dipasang di antara dua konektor serat optik untuk membentuk perangkat SA yang kompatibel dengan sistem serat.
Selanjutnya, film Alq₃ digunakan dalam konfigurasi Erbium-Doped Fiber Laser (EDFL) sepanjang 2,4 meter sebagai media penguat. Sistem dipompa menggunakan laser dioda 974 nm melalui wavelength division multiplexer (WDM), dan dilengkapi dengan isolator, output coupler, serta alat ukur berupa optical spectrum analyzer (OSA) dan osiloskop untuk memantau spektrum dan pulsa keluaran.
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa setelah Alq₃-SA dimasukkan ke dalam rongga laser, operasi Q-switched pasif dapat dimulai secara otomatis pada daya pompa 45 mW dan tetap stabil hingga 98 mW. Seiring peningkatan daya pompa, laju repetisi meningkat dari 70,42 kHz menjadi 91,24 kHz, sementara lebar pulsa menurun dari 4,48 µs menjadi 3,26 µs, menunjukkan karakteristik khas dari sistem passively Q-switched.
Spektrum keluaran berpusat pada panjang gelombang 1560 nm dengan lebar pita 2,2 nm. Daya keluaran rata-rata meningkat dari 2,48 mW menjadi 6,68 mW, sedangkan energi pulsa maksimum mencapai 73,214 nJ dengan daya puncak 22,458 mW. Analisis radio frequency (RF) menunjukkan stabilitas tinggi dengan rasio sinyal terhadap derau (SNR) sebesar 74,91 dB, menegaskan bahwa film Alq₃ mampu menghasilkan pulsa laser yang stabil dan andal untuk aplikasi fotonik.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://semarakilmu.com.my/journals/index.php/micro_nano_engineering/article/view/13352
Farina Saffa Mohamad Samsamnun, Mohd. Arif Mohd. Sarjidan, Zurida Ishak, Norliana Muslim, Ahmad Haziq Aiman Rosol, Afiq Arif Aminuddin Jafry, Siti Sarah Md Sallah, Md Ashadi Md Johari, Sulaiman Wadi Harun, Retna Apsari. Passively Q-Switched Erbium-Doped Fiber Laser with Tris (8- hydroxyquinolinato) Aluminium (Alq3) Film Saturable Absorber
