Supercontinuum generation (SCG) merupakan proses pelebaran spektrum optik akibat interaksi antara cahaya berintensitas tinggi dan materi melalui berbagai efek nonlinier seperti stimulated Raman scattering, four-wave mixing, dan self-phase modulation. Fenomena ini menghasilkan sumber cahaya dengan rentang spektrum yang sangat lebar dan koherensi tinggi, sehingga banyak dimanfaatkan dalam bidang pencitraan optik, komunikasi, metrologi, dan sensor.
Selanjutnya dijelaskan bahwa laser berdenyut ultracepat, khususnya mode-locked fiber laser berbasis dopan tanah jarang seperti erbium, sangat efektif digunakan untuk menghasilkan SCG karena kemampuannya menghasilkan pulsa dengan durasi sangat pendek dan intensitas tinggi. Dalam konteks ini, saturable absorber (SA) menjadi komponen penting untuk mencapai operasi mode-locking.
Meskipun material SA berbasis semikonduktor dan material dua dimensi seperti grafena telah banyak digunakan, keduanya memiliki keterbatasan tertentu yang mendorong penelitian terhadap alternatif baru seperti senyawa organik dan polimer. Berdasarkan hal tersebut, penelitian ini bertujuan mengembangkan sumber supercontinuum inframerah dekat menggunakan erbium-doped fiber laser (EDFL) yang memanfaatkan polyacrylonitrile (PAN) sebagai SA. PAN dipilih karena sifatnya yang stabil secara termal, larut, dan kompatibel dengan sistem serat optik, serta berbiaya rendah. Sistem yang diusulkan mampu menghasilkan supercontinuum dari 1350 hingga 2000 nm dengan daya spektral tinggi, menunjukkan potensi besar PAN untuk aplikasi komunikasi optik dan sistem sensor berbasis cahaya ultracepat.
Metode dan Hasil
Pada bagian metode, penelitian ini menggunakan sistem laser serat berbasis erbium-doped fiber laser (EDFL) yang terdiri atas tiga komponen utama: laser benih (seed laser), penguat (erbium-doped fiber amplifier atau EDFA), dan serat fotonik nonlinier (highly nonlinear photonic crystal fiber atau HN-PCF). Sebagai kunci utama, saturable absorber (SA) berbahan polyacrylonitrile (PAN) dibuat dengan mencampurkan bubuk PAN ke dalam larutan polyvinyl alcohol (PVA) kemudian dikeringkan menjadi film tipis yang ditempatkan di antara dua ferrule serat optik. Komponen ini berfungsi memicu operasi mode-locking sehingga laser dapat menghasilkan pulsa ultracepat. Pulsa yang dihasilkan kemudian diperkuat melalui EDFA dan dialirkan ke dalam HN-PCF untuk menghasilkan spektrum superkontinuum di daerah inframerah dekat.
Pada bagian hasil, sistem EDFL dengan PAN-SA berhasil menghasilkan pulsa soliton stabil pada panjang gelombang pusat 1567 nm dengan lebar pulsa sekitar 920 femtosekon dan laju pengulangan 1,78 MHz. Setelah diperkuat hingga daya keluaran 24 dBm, pulsa ini mampu menghasilkan supercontinuum yang membentang dari 1350 hingga 2000 nm dengan daya spektral melebihi −35 dBm. Spektrum yang dihasilkan menunjukkan kestabilan tinggi selama pengujian 100 menit tanpa perubahan signifikan pada bentuk atau intensitasnya. Hasil ini menegaskan efektivitas material PAN sebagai saturable absorber organik dalam mendukung pembangkitan supercontinuum untuk aplikasi komunikasi optik dan sensor berpresisi tinggi.
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/adb2f0
Aeriym D Ahmad, Norrima Mokhtas, Kaharudin Dimyati, Retna Apsari, Sulaiman W. Harun. Near-infrared supercontinuum source from an ultrafast erbium-doped fiber laser based on polyacrylonitrile absorber
