Baru-baru ini, generasi gelombang pulsa optik telah mendapatkan perhatian penting karena banyak aplikasi laser berdenyut di industri, biomedis, dan penginderaan jauh. Salah satu pendekatan utama untuk generasi optik berdenyut dalam laser dikaitkan dengan mode terkunci pasif, yang dapat dicapai dengan penggunaan Saturable Absorber (SA), Nonlinear Optical Loop Mirror (NOLM), dan Rotasi Polarisasi Nonlinier (NPR). Pendekatan mode terkunci pasif yang paling efektif terdiri dari penggunaan SA yang dapat dipasangkan dengan media penguatan apa pun. Serat thulium-doped, Erbium-doped, dan ytterbium-doped telah digunakan sebagai media penguatan untuk pembangkitan pulsa optik di daerah panjang gelombang masing-masing sekitar 2, 1,5, dan 1 m. Secara khusus, media yang didoping Erbium telah mengumpulkan lebih banyak minat daripada yang lain, terutama untuk aplikasi penginderaan dan komunikasi optik.
Phthalocyanine (PC) adalah senyawa organik, yang terdiri dari empat unit isoindole yang dihubungkan oleh atom nitrogen. PC sering dapat mengkelat dengan logam melalui dua ikatan koordinasi dan dua ikatan kovalen, menyediakan sarana untuk mencapai bahan yang sangat stabil – ftalosianin logam (MPc). MPcs telah digunakan di industri yang memproduksi pigmen dan pewarna, serta perangkat elektronik dan optoelektronik organik. MPcs adalah semikonduktor organik molekul kecil yang memiliki beberapa sifat menarik seperti penyerapan yang kuat di wilayah yang terlihat dan stabilitas termal dan kimia yang baik di atmosfer sekitar. Di antara MPcs ini, ZnPcs dengan atom logam pusat seng telah banyak diselidiki oleh para peneliti karena biayanya yang rendah dan tingkat energi yang sesuai. Selain itu, ZnPc dapat digunakan sebagai fotosensitizer karena menunjukkan efek fotodinamik dan fototermal yang efisien pada penyinaran oleh laser inframerah-dekat (808 nm).
Selanjutnya, ZnPc memiliki absorbansi yang diinginkan, kemampuan memancarkan, stabilitas optik, koefisien kepunahan, dan panjang difusi eksiton di daerah merah terlihat dan inframerah. Karena stabilitas termalnya yang baik, lapisan tipis ZnPc dapat terbentuk meskipun kelarutan ZnPc rendah di sebagian besar pelarut organik. Dalam penelitian ini, partikel ZnPc ditanamkan ke dalam polimer untuk mendapatkan lapisan tipis. Sedikit film ditempatkan di antara dua ferrule serat untuk membentuk perangkat SA. Kemudian, dimasukkan ke dalam rongga EDFL untuk menghasilkan pulsa mode terkunci soliton.
Kami menunjukkan spektrum optik keluaran dari EDFL yang dikunci dengan mode soliton dengan ZnPc: PVA film SA. Di sini, sideband Kelly simetris yang berpusat pada 1560 nm dapat dilihat dengan bentuk seperti soliton yang khas dengan bandwidth spektral 3 dB 5,2 nm. Laju pengulangan mode terkunci EDFL adalah 1,826 MHz yang diperoleh dari periode pulsa stabil 546 ns; Hasil ini sesuai dengan panjang rongga dan tingkat pengulangan pulsa. Hasil menampilkan jejak autokorelasi dari operasi mode terkunci menggunakan SA film tipis ZnPc, di mana pulsa terukur kira-kira 1,83 ps, dengan pemasangan sech2 juga ditampilkan. Spektrum frekuensi radio (RF) yang direkam menggunakan penganalisis spektrum RF dengan fotodetektor 1,2 GHz digunakan untuk mengevaluasi stabilitas operasi mode terkunci. Frekuensi dasar diperoleh pada 1,826 MHz, dengan rasio signal-to-noise (SNR) menjadi 58 dB, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7d. Spektrum juga menunjukkan harmonik rongga tinggi dalam rentang 100 MHz dengan komposisi spektral murni di mana tidak ada modulasi spektrum yang signifikan.
Kami menunjukkan hubungan antara daya pompa dan daya keluaran laser berdenyut. Peningkatan daya pompa dari 102,9 menjadi 335,7 mW memberikan peningkatan daya keluaran dari 0,2 menjadi 3,55 mW. Gambar 8b mengilustrasikan pengaruh perubahan daya pompa terhadap energi pulsa. Terlihat bahwa energi pulsa naik dari 0,12 menjadi 2,1 nJ sebagai akibat dari peningkatan daya pompa dari 102,9 menjadi 335,7 mW. Daya puncak berubah dari 0,07 menjadi 1,15 kW untuk variasi yang sama dalam daya pompa.
Sebagai penutup, kami melaporkan operasi mode terkunci pulsa soliton dalam laser serat yang didoping erbium dengan ZnPc SA. Pengoperasian mode terkunci yang stabil dengan lebar pulsa 1,83 ps diperoleh pada daya pompa 102,9 mW dengan mengintegrasikan film ZnPc: PVA fabrikasi sebagai SA di dalam rongga cincin. Laju pengulangan fundamental dan panjang gelombang pusat masing-masing adalah 1,826 MHz dan 1560 nm. Pada daya pompa 335,6 mW, energi pulsa adalah 2,1 nJ sedangkan daya puncak maksimum adalah 1,15 kW. Hasil ini menunjukkan bahwa film ZnPc adalah SA yang sangat baik untuk desain EDFL dengan mode picosecond.
Penulis : Prof. Dr. Moh. Yasin, M.Si.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://link.springer.com/article/10.1007/s10946-022-10038-1
