Laser serat Q-switched telah banyak digunakan di beberapa bidang, seperti penginderaan jauh, lidar, perawatan medis, dan teknologi permesinan. Laser serat Q-switched telah menarik minat para peneliti karena keunggulannya, terutama biaya fabrikasi dan pengoperasian yang rendah serta bentuk yang ringkas. Salah satu teknik yang paling banyak digunakan untuk mengembangkan laser serat Q-switched secara pasif adalah saturable absorbers (SAs). SA dapat bertindak sebagai modulator saat digabungkan ke dalam rongga. Banyak jenis SA telah dibahas dalam literatur untuk sebagai Q-switcher, seperti graphene, transition metal dichalcogenides (TMDs), topological insulators (TIs), transition metal oxides (TMOs), dan 2D ternary transition metal dichalcogenides (TMDCs). Bahan-bahan ini memiliki banyak keunggulan seperti sifat optik merdu broadband, jangkauan penyerapan yang luas, dan ambang saturasi rendah. Namun, pengembangan material 2D baru untuk aplikasi SA memiliki banyak tantangan dan mempunyai perspektif. Menemukan bahan baru yang berpotensi bertindak sebagai SA masih menjadi salah satu karakteristik penentu laser serat pulsa pasif. Dalam hal itu, logam 8-hidroksikuinolin organik (Mqn) (n = keadaan oksidasi logam M) telah menarik banyak perhatian peneliti dalam beberapa tahun terakhir karena pengaturan spasial dan sifat serapnya yang khas. Kompleks Mqn telah didemonstrasikan secara luas dalam literatur dan dibahas dalam beberapa aplikasi. Aplikasi ini termasuk perangkat emisi lapangan, elektroluminesensi, dan fotoluminesensi. Kompleks Mqn dapat dengan mudah membentuk struktur cincin yang stabil karena memiliki struktur kompleks intramolekul yang unik, dan karenanya memiliki sifat transfer elektron yang sangat baik. Paper ini bertujuan untuk mendemonstrasikan potensi Znq2 sebagai Q-switcher. Znq2 menunjukkan respons optik non-linear broadband dan menghasilkan operasi Q-switching dari 1520 − 1563 nm.
SA dibuat dengan menanamkan Znq2 ke dalam polivinil alkohol (PVA) untuk membentuk film tipis. Pertama, 100 mg Znq2 ditambahkan ke 10 ml alkohol isopropil (IPA), kemudian campuran diaduk selama 3 jam pada suhu 50◦C. Kemudian, 20 ml larutan PVA dicampur dengan larutan Znq2 dan diaduk selama 24 jam. Larutan tersebut kemudian dituangkan ke dalam cawan petri untuk membuat film tipis. Film tipis SA yang dihasilkan memiliki ketebalan ~50 μm (pengukuran dilakukan dengan pengukur mikrometer sekrup Mitutoyo). Spektrometer Fourier transform infrared (FTIR) (Perkin Elmer, FTIR-Spectrum 400) digunakan untuk menganalisis gugus kimia untuk film tipis PVA dan Znq2: PVA. Spektrum untuk kedua film tipis serupa kecuali untuk puncak pada 1327 cm−1 dan 1577 cm−1, yang disebabkan oleh kelompok kuinolin Znq2, dan puncak pada 743 cm−1 dan 1499 cm−1 disebabkan oleh inplane deformasi cincin dan kelompok piridil dan fenil di Znq2, masing-masing.
Setup yang digunakan dalam pekerjaan ini terdiri dari rongga laser yang memiliki panjang ~6m dan terdiri dari laser diode (LD) 980 nm, 2m erbium-doped fiber (EDF), penggabung panjang gelombang multiplexing (WDM), Perangkat SA, isolator (ISO) dan OC 3 dB. SA disisipkan di antara dua ferrules serat, ISO dan 3 dB OC masing-masing digunakan untuk mencegah pantulan cahaya dan untuk mengeluarkan daya dari rongga. EDF memiliki penyerapan ion 23 dB/m pada 980nm, dengan dispersi kecepatan grup, apertur numerik, diameter inti, dan diameter kelongsong masing-masing 27,6 ps2/km, 0,16, 4 μm, dan 125 μm. Osiloskop (OSC) 350MHz (dengan detektor foto bandwidth 1,2 GHz) digunakan untuk mengamati rangkaian pulsa luaran, sedangkan spektrum frekuensi radio (RF) dipantau oleh penganalisa spektrum RF (RFSA) 7,8 GHz.
Dampak penyetelan panjang gelombang pada laju pengulangan pulsa dan lebar pulsa. Operasi pulsa bergantung pada panjang gelombang. Saat TBPF disesuaikan dari 1520 menjadi 1529,65 nm, lebar pulsa menyusut dari 3 menjadi 2,12 µs. Kemudian saat TBPF disetel ke 1563 nm, lebar pulsa berubah menjadi ~3,5 µs. Nilai repetisi tertinggi sebesar 111,6 kHz berada pada 1529,65 nm. Alasan di balik ini memiliki nilai laju pengulangan tertinggi dan lebar pulsa terpendek pada 1529,65 nm adalah karena penguatan EDF berada pada nilai tertinggi pada panjang gelombang tersebut. Dampak penyetelan panjang gelombang pada daya luaran rata-rata dan energi pulsa. Hasil tersebut menunjukkan bahwa daya luaran rata-rata menurun meskipun LD dipertahankan pada daya yang sama yaitu 198 mW ketika panjang gelombang operasi bergeser ke panjang gelombang yang lebih pendek. Itu dikaitkan dengan kerugian TBPF yang tertinggi pada panjang gelombang yang lebih pendek. Energi pulsa berubah dari 16,84 nJ pada 1529,7 nm, dan menjadi 41,31 nJ pada 1563 nm. Hasilnya menunjukkan luaran RF trace pada rentang 810 kHz pada panjang gelombang keluaran 1551,4 nm. Perangkat RFSA merekam data dengan resolusi 300 Hz. Angka tersebut menunjukkan nilai SNR yang tinggi sebesar 53,2 dB. Eksperimen ini memerlukan waktu sekitar 240 menit untuk mengumpulkan semua data. Laser menghasilkan rangkaian pulsa luaran yang sama dan mempertahankan nilai SNR yang hampir sama. Perlu disebutkan bahwa lebar pulsa yang lebih lebar yang diamati ketika TBPF digunakan adalah karena kerugian penyisipan dan peningkatan panjang yang diinduksi oleh TBPF. Pekerjaan ini membuktikan bahwa Znq2 dapat berfungsi sebagai Q-switcher broadband, di mana penyerapan broadband SA sangat penting dalam memperoleh operasi Q-switched yang dapat disetel secara luas. Perlu dicatat bahwa rentang penyetelan dibatasi oleh TBPF dan bukan SA. Mengingat bahwa, Jika TBPF dengan rentang penyetelan yang lebih besar digunakan, rentang penyetelan yang lebih luas dapat dikembangkan. Znq2 menunjukkan rentang penyetelan panjang gelombang yang sebanding, SNR, lebar pulsa, dan energi pulsa ke SA lainnya seperti MWCNT, MoS2 TiO2, dan SnO2.
Dalam karya ini, kami menggunakan kompleks logam-organik yang baru dikembangkan, Znq2, sebagai pengalih-Q dalam rongga laser serat. Bahannya dibuat dengan mudah dan dengan biaya rendah dalam proses fabrikasi sederhana. Spektrum optik dipusatkan pada 1560 nm dengan 3 dB 1,5 nm. Saat daya dinaikkan dari 38 − 198 mW, lebar pulsa dan laju pengulangan masing-masing disetel dari 6,6 menjadi 2,8 µs dan dari 45 kHz menjadi 85 kHz. Performanya pun stabil dengan nilai SNR tinggi sebesar 57,4 dB. Kemudian filter bandpass dimasukkan ke dalam rongga untuk menghasilkan operasi panjang gelombang. Akibatnya, panjang gelombang luaran disetel terus menerus dari 1520 hingga 1563 nm. Rentang yang luas membuktikan bahwa SA yang dikembangkan memiliki penyerapan broadband dan selanjutnya menunjukkan potensi Znq2 sebagai Q-switcher.
Pengusul: Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Link website: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350449523000956
