Bagian pendahuluan membahas perkembangan pesat teknologi laser berdenyut (pulsed laser) yang kini digunakan luas dalam bidang komunikasi optik, pemrosesan material, biomedis, hingga pertahanan. Laser berdenyut dapat dihasilkan melalui metode aktif atau pasif, di mana metode pasif lebih disukai karena desainnya sederhana dan stabilitas tinggi. Dalam metode pasif, pulse transducer atau saturable absorber (SA) berperan penting untuk memodulasi kehilangan energi di dalam rongga laser, sehingga memungkinkan terbentuknya pulsa-pulsa cepat dan kuat.
Selain bright pulse yang umum ditemukan, terdapat juga dark pulse, yaitu pulsa dengan penurunan intensitas lokal pada latar gelombang kontinu, yang menawarkan keunggulan seperti ketahanan terhadap kehilangan propagasi dan efek nonlinier. Berbagai material nano telah dikembangkan sebagai SA, seperti black phosphorus, topological insulator, transition metal dichalcogenides, organic compounds, dan MXenes.
Dalam konteks ini, material MAX phase seperti Crâ‚‚GaC menarik perhatian karena memiliki sifat logam dan keramik sekaligus, memberikan stabilitas tinggi dan konduktivitas baik. Studi ini melaporkan untuk pertama kalinya pembangkitan dark pulse pada erbium-doped fiber laser (EDFL) menggunakan Crâ‚‚GaC sebagai saturable absorber. Material ini menawarkan proses sintesis yang sederhana, kedalaman modulasi sedang, serta efisiensi tinggi untuk menghasilkan pulsa stabil yang cocok bagi aplikasi transmisi jarak jauh dan pengukuran presisi.
Metode dan Hasil
Pada penelitian ini, saturable absorber (SA) berbasis Cr₂GaC dibuat menggunakan metode kimia basah (wet chemical method) dengan teknik solution casting. Serbuk Cr₂GaC dicampurkan ke dalam larutan polivinil alkohol (PVA) hingga terbentuk film homogen yang kemudian dikeringkan menjadi transduser dengan ketebalan sekitar 50 µm. Film ini kemudian dipasang pada ujung ferul serat optik untuk diintegrasikan ke dalam sistem laser.
Karakterisasi dilakukan menggunakan field emission scanning electron microscopy (FESEM) dan energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) untuk mengamati morfologi serta komposisi unsur film. Uji optik menunjukkan Cr₂GaC memiliki kedalaman modulasi 5,7%, penyerapan tak jenuh 60,4%, dan intensitas saturasi 100 MW/cm². Selanjutnya, film Cr₂GaC dimasukkan ke dalam rongga erbium-doped fiber laser (EDFL) dengan konfigurasi cincin sepanjang 157,3 m untuk menghasilkan mode-locking secara pasif.
Integrasi film Cr₂GaC ke dalam rongga laser berhasil menghasilkan dark pulse secara stabil pada rentang daya pompa 83,68–99,83 mW. Spektrum keluaran menunjukkan dua puncak tajam pada panjang gelombang 1529,6 nm dan 1531,6 nm yang menandakan terbentuknya soliton disipatip. Pulsa yang dihasilkan memiliki lebar 300 ns dan frekuensi pengulangan 1,27 MHz, sesuai dengan panjang rongga laser.
Stabilitas sistem sangat baik, ditunjukkan oleh rasio sinyal terhadap derau (SNR) sebesar 69,3 dB. Daya keluaran rata-rata meningkat proporsional terhadap daya pompa, mencapai 4,56 mW pada kondisi optimal. Dibandingkan penelitian terdahulu dengan material SA lain, Crâ‚‚GaC menunjukkan kinerja unggul pada panjang gelombang terpendek (~1530 nm) serta stabilitas tertinggi.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1402-4896/adcb76
Muhammad N A H M Husaini, Nurul I S Wadi, Zulzilawati Jusoh, Aeriyn D Ahmad, Retna Apasri, Kaharudin Dimyati. Dark pulse generation in mode-locked erbium-doped fiber lasers using chromium gallium carbide film-based pulse transducer
