Belajar Fotonika

Serat optik untuk komunikasi telah berkembang dari prediksi awal dengan rugi transimisi sebesar beberapa desibel per kilometer hingga nilai finalnya yang hanya 0.2 dB/km. Alasan dibalik rugi transmisi yang rendah adalah beberapa sifat material yang tak disengaja. Pita celah dari material  fused silica terletak pada nilai sekitar 9 eV, sementara resonansi vibrasi inframerah memproduksi panjang gelombang 2 μm. Hamburan Rayleigh adalah mekanisme rugi transmisi yang dominan dengan karakteristik ketergantungan λ 4 dalam gelas fiber mengindikasikan homogenitas yang hampir sempurna dari material.  Penampang melintang dari serat optik dengan profil indeks bias. Pada umumnya perbedaan dari indeks bias core-cladding untuk serat optik moda tunggal pada panjang gelombang 1,5 μm adalah ~4,5 x 10 -3 dengan jari-jari inti sebesar 4 um. Profil indeks bias dari serat optik ditunjukkan oleh gambar diatas. Daerah inti ( core ) memiliki indeks bias yang lebih tinggi dibandingkan mat...

Sifat fotosensitif dari serat optik pertama kali diamati oleh Ken Hill dkk pada tahun 1978 dalam eksperimen yang menggunakan serat optik silika didoping oleh germanium dan laser ion argon pada spektrum radiasi cahaya tampak. Mereka mengamati bahwa seiring berjalannya waktu, cahaya yang dimasukkan dalam serat optik semakin banyak yang dipantulkan. Hal ini disebabkan oleh kisi indeks bias yang terbentuk dalam inti serat optik sebagai hasil dari pola intensitas gelombang berdiri (standing wave) yang terbentuk oleh 4% pemantulkan kembali dari ujung serat optik yang jauh dan cahaya yang merambat maju.  Set up eksperimen yang dilakukan oleh Hill dkk [1] Kisi indeks bias terbentuk dalam kesesuaian dengan meningkatnya intensitas pantulan/refleksi, yang pada gilirannya meningkatkan intensitas dari pola gelombang berdiri. Varasi indeks bias periodik terbentuk dalam panjang 1 meter dengan lebar pita sekitar 200 MHz. Meskipun merupakan penemuan yang baru dan menarik, bidang ini...

Fiber optik telah merevolusi dunia telekomuniikasi. Kesuksesan dari fiber optik terletak pada sifatnya yang hampir ideal/sempurna seperti rugi transmisi yang rendah, ambang kerusakan optik yang tinggi, dan nonlinieritas optik yang rendah. Kombinasi dari sifat-sifat ini telah memungkinkan komunikasi jarak jauh menjadi dapat direalisasikan. Pada waktu yang bersamaan, fiber optik yang cukup panjang memungkinkan daya optik berinteraksi dengan nonlinieritas optik yang kecil di dalam fiber optik sehingga dapat membangkitkan soliton optik, mengatasi batas yang dikenakan oleh dispersi linear. Pasar untuk fiber optik terus tumbuh, meskipun faktanya kota-kota besar telah menggunakan fiber optik dalam jumlah yang besar. Serat optik moda tunggal yang bersifat fotosensitif Tahapan selanjutnya dalam bidang komunikasi adalah produksi massal dari layanan terpadu, seperti ATM, tempat pembelanjaan, layanan internet, dan hiburan menggunakan live streaming video. Meskipun bandwidth yang tersedi...

Fiber Bragg Grating (FBG) telah menjadi device (peranti) yang sangat bermanfaat dan penting dalam proses sensing dan teknologi komunikasi. Pada artikel ini akan dibahas realisasi FBG sebagai sensor temperatur. a. FBG sebagai sensor temperatur ruangan ( indoor ) Set up eksperimen untuk aplikasi FBG sebagai sensor temperatur ruangan terdiri dari FBG, tunable light source (TLS), dan Optical Spectrum Analyzer  (OSA). Diagram skematiknya adalah sebagai berikut: Diagram skematik dari aplikasi FBG sebagai sensor ruangan Namun dalam realisasinya, penggunaan FBG sebagai temperatur ruang tidaklah praktis. Namun kepraktisan FBG dapat terlihat pada pengukuran temperatur cairan. Dengan FBG, maka perubahan temperatur cairan hingga 200 o C dapat diukur.  Set up eksperimen dari aplikasi FBG sebagai sensor temperatur  cairan terdiri dari FBG, tunable light source (TLS), optical spectrum analyzer (OSA), hot plate (untuk tujuan pemanasan), termometer merkuri (sebagai alat ukur ref...

Peralatan yang diperlukan untuk memfabrikasi FBG diantaranya adalah laser eksimer KrF (laser UV) dengan panjang gelombang 248 nm, mask aligner, tunable light source (TLS), dan optical spectrum analyzer (OSA). Sedangkan bahan yang dibutuhkan adalah fiber optik fotosensitif, misalnya adalah fiber optik yang bagian intinya didoping oleh unsur germanium dan gas pengisi untuk menyetabilkan luaran yang dihasilkan oleh laser UV. Dibutuhkan fasilitas ruangan khusus untuk dapat memfabrikasi FBG, yakni ruang clean room .  Pada peralatan, TLS bertindak sebagai sumber cahaya yang cahayanya akan memasuki fiber optik fotosensitif sedangkan OSA  berperan sangat penting dalam memonitor proses pembentukan kisi dari fiber optik fotosensitif sehingga dapat membentuk FBG. Selain itu OSA juga berperan dalam memperoleh spektrum luaran dari FBG. Diagram skematik dari proses fabrikasi FBG ditunjukkan oleh gambar berikut: Diagram skematik dari proses fabrikasi FBG [1] Struktur fiber optik...

FBG dengan jenis kisi yang berjarak sama atau seragam ( Uniform FBG) Selain parameter panjang gelombang pusat atau panjang gelombang Bragg seperti yang telah dijelaskan di artikel sebelumnya . FBG memiliki parameter lain seperti lebar pita ( bandwidth ) dan reflektivitas yang turut menentukan kinerja dari FBG sebagai sensor. Pada pembahasan kali ini akan dibahas lebih detail mengenai ketiga parameter tersebut. Namun untuk menyederhanakan analisis, jenis FBG yang dipakai adalah FBG seragam ( uniform FBG ), untuk jenis lainnya seperti Long Period FBG, Tilted FBG, Chirped FBG, Phase Shifted FBG, dan Superstructure FBG membutuhkan penyesuaian dan koreksi lebih lanjut.  1. Panjang gelombang Bragg Gambar diatas menunjukkan diagram skematik dari FBG yang diperbesar. Berdasarkan skema tersebut,  k 1   adalah vektor panjang gelombang yang ditransmisikan,  k 2  adalah vektor panjang gelombang yang dipantulkan, dan K  adalah momentum kisi yang secar...

Teori Moda Terkopel ( Coupled Mode Theory ) Teori moda terkopel adalah salah satu metode yang umum digunakan untuk menganalisis perambatan cahaya dalam pandu gelombang yang ada gangguannya (termasuk FBG ). Ide dasarnya adalah moda dari pandu gelombang yang tidak terganggu diselesaikan terlebih dahulu. Kombinasi kinear dari metode ini didefinisikan dan digunakan sebagai solusi percobaan pada persamaan Maxwell. Kemudian barulah digunakan untuk menyelesaikan pada struktur pandu gelombang yang ada gangguannya [1]. Yang ingin diperoleh dari teknik ini adalah informasi kuantitatif dari perlukau FBG seperti efisiensi difraksi FBF dan ketergantungan spektral dari kisi. Referensi: [1] Daud, S. and Ali, J., 2018. Fibre Bragg grating and no-core fibre sensors. Springer.

Sensor optik untuk pengukuran kecepatan [1] Sensor serat/fiber optik muncul sebagai peralatan modern dalam teknologi penginderaan (sensing) semenjak kemunculan pertamanya pada tahun 1960 [2]  Jadi dapat dikatakan bahwa bidang sensor fiber optik relatif cukup muda (60 tahun) jika dibandingkan dengan teknologi sensor lainnya seperti sensor mekanik maupun elektrik.  Referensi: [1]  https://www.coleparmer.com/i/monarch-6180-056-optical-sensor-for-up-to-3-feet-range-from-1-to-250-000-rpm/0821253  diakses pada 20 Desember 2019 [2] Daud, S. and Ali, J., 2018. Fibre Bragg grating and no-core fibre sensors. Springer.

Serat kisi Bragg diterjemahkan dari frase bahasa Inggris yakni Fiber Bragg Grating atau disingkat dengan FBG. FBG ini banyak digunakan sebagai sensor, selain sebagai filter optik. Sensor sendiri didefinisikan sebagai peranti ( device ) yang mengukur suatu kuantitas fisis dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dibaca oleh instrumen [1]. Bentuk fisik dari Serat Kisi Bragg ( Fiber Bragg Grating ) Pada FBG, parameter fisis yang dapat diukur diantaranya adalah sebagai berikut: Regangan mekanis ( mechanical strain ) Temperatur Kelembaban Konsentrasi kimia Gaya Medan listrik Medan magnetik Indeks bias Parameter fisis ini terus bertambah dan menjadi topik riset yang sangat menarik, misalnya ada peneliti yang menggunakan FBG sebagai sensor intensitas radiasi nuklir Dikarenakan parameter fisis yang cukup luas tersebut, saat ini FBG banyak diteliti dan dikembangkan oleh ilmuwan Internasional, termasuk ilmuwan Indonesia. Hal ini terbukti ketika mengetikkan "Fiber Bragg ...