Fase MAX merupakan struktur kristal berlapis yang terdiri dari lapisan atom bolak-balik dari logam transisi (M), logam transisi awal atau mettaloid (A), dan karbon atau nitrogen (X). Fase MAX menunjukkan berbagai sifat multifungsi. Sebagai contoh, mampu bertahan pada suhu tinggi, stabilitas termal yang sangat baik, dan sangat tahan terhadap oksidasi. Karakteristik gabungan ini membuatnya menarik untuk digunakan sebagai bahan pelapis pada lingkungan yang sangat ekstrem. Hal ini disebabkan oleh kombinasi dari sifat logam dan keramiknya. Keduanya memberikan toleransi kerusakan yang baik, dapat menahan perambatan retak dan mentolerir cacat tanpa kegagalan yang besar.
Fase Max telah banyak diaplikasikan pada banyak bidang. Misalnya dalam bidang listrik dan elektronik, fase MAX dieksplorasi untuk konversi dan penyimpanan energi. Struktur berlapis dan kemampuannya untuk mengakomodasi interkalasi ion membuatnya menjadi bahan elektroda yang menjanjikan. Selain itu, pada reaktor nuklir dan lingkungan radiasi, fase MAX juga digunakan karena menunjukkan ketahanan radiasi yang baik. Beberapa tahun terakhir ini, aplikasi fase MAX bahkan telah meluas ke aplikasi fotonik, terutama dalam pembuatan laser pulsa. Fase MAX dapat berfungsi sebagai penyerap jenuh (SA) dalam operasi Q-switching atau mode-locking.
Zhang dkk. mendemonstrasikan sifat penyerapan jenuh yang luar biasa dari Titanium Aluminium Carbide (Ti2AlC), sebuah fase MAX, dan berhasil menghasilkan pulsa Q-switching dalam rongga laser serat yang didoping Yb dengan menggunakan Ti2AlC SA. Dalam penelitian lainnya, piranti SA berbasis Niobium Aluminium Carbide (Nb2AlC) digunakan dalam rongga laser serat yang didoping Er (EDFL), yang mengarah pada generasi pulsa Q-switch dan pulsa mode-locking seperti noise. Dalam penelitian ini, didemonstrasikan penggunaan Titanium Tin Carbide (Ti2SnC) sebagai SA untuk mencapai operasi Q-switching dan mode-locking dalam rongga laser serat yang didoping erbium (EDFL).
Metode Penelitian
Film tipis SA dibuat dengan metode penanaman. Dalam percobaan ini, polivinil alkohol (PVA) digunakan untuk membentuk lapisan tipis penyerap. Ti2SnC-PVA yang telah dihasilkan dikarakterisasi SEM untuk melihat distribusi partikel dan EDS untuk mengidentifikasi elemen film SA. Selanjutnya film diperiksa karakteristik penyerapan liniernya melalui spektrum keluaran OSA dan nonliniernya melalui teknik detektor kembar.
Pengaturan laser dilakukan dengan menghubungkan laser diode 980 nm pada multiplexer (WDM). Port keluaran WDM kemudian disambungkan dengan EDF sebagai media penguatan. Isolator dimasukkan dalam rongga cincin untuk memastikan perambatan laser yang searah. Kontrol polarisasi diletakkan antara isolator dan SA untuk mengoptimalkan perambatan polarisasi cahaya di rongga. Ti2SnC yang berfungsi sebagai SA diintegrasikan dalam rongga menggunakan teknik terjepit. Rongga cincin dilingkarkan menggunakan 10 dB, di mana 90% cahaya diedarkan di rongga cincin dan 10% lainnya disadap. Keluaran laser diselidiki menggunakan OSA, sinyal dalam domain waktu dengan osiloskop, dan domain frekuensi dengan penganalisis spektrum RF.
Hasil Penelitian
Hasil penelitian menunjukkan keberhasilan penggunaan film tipis Ti2SnC sebagai SA untuk mencapai operasi Q-switching dan mode-locking dalam sistem EDFL. Operasi Q-switching dicapai dengan daya pompa yang diluncurkan antara 51,67 mW dan 83,83 mW, dengan energi pulsa tertinggi 110,94 nJ. Ketika daya pompa disesuaikan antara 105,27 mW dan 196,39 mW, rongga laser berada dalam operasi mode-locking. Pada pemompaan 196,39 mW, rongga laser serat mencapai energi pulsa tertinggi 5,42 nJ dengan lebar pulsa 2,32 ps dan laju pengulangan pulsa 1,825 MHz. Sehingga, dapat ditarik kesimpulan bahwa film tipis Ti2SnC PVA adalah bahan yang menjanjikan untuk aplikasi laser pulsa. Karena karakteristik logam dan keramik, sangat potensial untuk dikomersialkan sebagai bahan SA.
Penulis : Prof. Dr. Retna Apsari, M.Si
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022231324000917?via%3Dihub
Generation of Q-switched and mode-locked pulses in erbium-doped fiber ring laser using saturable absorption of Ti2SnC. Journal of Luminescence, 120527. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2024.120527
