VISUALISASI SUPERCONTINUUM PADA SPEKTRUM KELUARAN SINAR ULTRAVIOLET BERDASARKAN VARIASI PANJANG GELOMBANG

Transkripsi

1 VISUALISASI SUPECONTINUU PADA SPEKTU KELUAAN SINA ULTAVIOLET BEDASAKAN VAIASI PANJANG GELOBANG Wahyu Setiawan (), Hari Wisodo () dan Arif Hidayat () Jurusan Fisika, FIPA, Universitas Negeri alang () eail: ABSTACT A supercontinuu is an optical pulse with a broad spectru that can extend over hundreds of nanoeters. Supercontinuu can be generated by sending very short intense (high power) optical pulses into photonic crystal fibres (PCFs). ost PCFs used for supercontinuu generation coprise of a solid silica core surrounded by a atrix of silica and air. Supercontinuu in the ultraviolet end of the spectrucould be used in etrology and iaging, because supercontinuu have higher intensity and coherence than conventional light sources. It is necessary for the visualization of supercontinuu in order to know the agnitude of the widening of the spectru by the wavelength used. esearch on the supercontinuu spectru ultraviolet light output is done with the visualization of siulation results and nuerical calculations. This study used the copletion of dispersive and nonlinear ters separately. In this process the nuerical ethods used to solve the. Data is taken directly based siulation progra that has been created by varying the value of the wavelength of light used. Data analysis was perfored with direct visualization of graphs / iages obtained fro the siulation results. Based visualization using atlab 00, generated a large widening of the spectru when used wavelengths approaching the wavelength of ultraviolet light is between 00 n n. If higher than that, the saller the widening spectru. This eans that ost supercontinuu generated at wavelengths approaching the wavelength of ultraviolet light. Keyword : Supercontinuu, ultraviolet light, PCFs, visualization PENDAHULUAN Supercontinuu adalah pulsa optikal dengan pancaran spektru yang encapai sepuluh pangkat lebih dari satu juta nanoeter. Supercontinuu dapat dihasilkan dengan engirikan gelobang yang sangat pendek dengan intensitas (daya tinggi) dala photonic crystal fibres (PCFs). Pulsa ini berada dala rentang fetoeter. Fiber optik enggunakan peantulan total secara internal, yang berlaku ketika terdapat perbedaan yang sangat besar pada indeks pantulan bahan. Sejak pertaa kali diteukan oleh Alfano dan Shapiro (970), fenoena supercontinuu dipelajari lebih dala, terutaa sejak diteukannya Photonic crystal fibres (PCFs). enariknya proses nonlinier enghasilkan kasus yang ekstri untuk spektru delapan tingkat dan diteukan peanfaatan dari hasil nueriknya di dala frekuensi etrologi, spectroscopy, kounikasi optik, aupun di bidang edis (Leo F., 04). Photonic crystal fibres (PCFs) paling banyak digunakan untuk odel supercontinuu yang terdiri dari inti silika padat yang dikelilingi oleh atriks silika

2 dan udara. Pada fiber optik epunyai dua bagian, yaitu core dan cladding. Core epunyai indeks peantulan yang lebih besar daripada atriks cladding. Lubang udara eloloskan beberapa kontrol elebihi peandu gelobang dan eungkinkan perubahan zero-dispersion wavelength (ZDW) dari,3 µ ( nilai standar fiber silika padat) ke nilai yang lebih rendah sekitar 800 n (Hansen & Kristiansen, 007). ZDW adalah panjang gelobang yang endispersikan bahan dengan nilai nol (untuk fiber tunggal) dan ebiarkan efek nonlinier untuk enjadi lebih signifikan sehingga penting untuk siulasi tingkat supercontinuu. Dala (cglashan, 00) dilakukan penelitian terhadap supercontinuu pada spektru keluaran sinar ultraviolet yang dilewatkan pada PCFs. Pada penelitian tersebut, variasi yang dilakukan adalah terhadap seua variabel yang digunakan. Dala hal ini variabel yang digunakan adalah FWH, ZDW, panjang gelobang, koefisien nonlinier, dan daya pulsa. Dala penelitian tersebut kurang begitu terlihat pengaruh dari variabel tertentu terhadap unculnya supercontinuu. Hal ini disebabkan oleh banyaknya variabel yang divariasi. aka dari itu dala penelitian ini dilakukan visualisasi supercontinuu dengan evariasi panjang gelobangnya saja agar dapat diketahui secara lebih jelas pengaruh panjang gelobang terhadap fenoena supercontinuu. Supercontinuu pada spektru keluaran sinar ultraviolet dapat digunakan dala etrologi dan untuk evisualkan suatu benda, karena supercontinuu epunyai intensitas yang lebih tinggi dan koheren dibandingkan suber cahaya konvensional. Supercontinuu juga epunyai spektru yang lebih lebar dari sinar laser. Visualisasi dilakukan untuk engetahui seberapa besar lebar spektru supercontinuu berdasarkan panjang gelobang yang digunakan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk evisualisasikan supercontinuu pada spektru keluaran sinar ultraviolet berdasarkan variasi panjang gelobang yang digunakan. TINJAUAN PUSTAKA Persaaan (), generalisasi persaaan schrodinger nonlinier (NLSE) yang penyelesaiannya adalah t). Diabil dari Agrawal (007), Kobtsev & Sirnov (006) dan Dudley dkk (006). A z A i i i t)! t t 0 α dala persaaan () erepresentasikan sebagai daya yang hilang dala fiber sebagai akibat perjalanan cahaya yang elintasi ediu. Untuk supercontinuu, panjang fiber yang digunakan adalah kecil (hanya beberapa eter). Jadi, fiber yang hilang dapat diabaikan. (t ) adalah fungsi respon nonlinier dan enjabarkan tentang elektronika dan kontribusi inti., ( t ) t t') dt' t' ( f ) ( t t ) f h ( t) e

3 h(t) adalah fungsi respon aan dan berisi inforasi tentang getaran dari olekul silika (di dala fiber optik) sebagai cahaya yang elewati fiber. Persaaan schrodinger nonlinier dapat disederhanakan enjadi A z i f Penyelesaian syarat dispersif dan nonlinier dilakukan secara terpisah karena syarat dispersif dapat diselesaikan dengan udah dengan entransforasikan syarat tersebut ke dala deret Fourier. Sedangkan syarat nonlinier tidak dapat dilakukan dan harus diselesaikan dala doain waktu dengan enggunakan etode nuerik. Didala pengerjaannya enggunakan aturan trapesiu (Agrawal, 007) yang lebih akurat daripada enggunakan perkiraan dasar h N ˆ z dala persaaan (). Integral pada persaaan (3) enjadi: zh z Ketaklinieran dihitung pada (z+h/), bukan (z+h), jadi z h tidak diketahui ketika digunakan nilai taksiran dala siulasi. Untuk eperkirakannya, prosedur iterasi digunakan dengan enggunakan cara: dengan i A h 0 Yang awalnya z h z i f A A A A A i! t 0 t t t ') h i dt ' A h 0 t 0 z ' dz ' z z h A z h, t dan t t ') diganti dihitung dt ' A z h, t Selanjutnya untuk enghitung nilai baru untuk z h. Harga baru untuk z h digunakan untuk enghitung kebali A z h, t digunakan Langkah () dan (3) diulang-ulang sapai perbedaaan antara penghitungan A z h, t sebelunya dari A z h, t dari perhitungan dan nilai baru dala toleransi yang terperinci, atau nilai rincian dari iterasi ditunjukkan. ETODE Penelitian supercontinuu pada spektru keluaran sinar ultraviolet ini adalah penelitian pengebangan odel fisis. odel fisis dari penelitian ini adalah ketika suatu sinar laser dengan panjang gelobang tertentu dilewatkan pada photonic crystal fiber (PCFs). Berdasarkan odel fisis tersebut, akan uncul supercontinuu dari spektru keluarannya. Pendekatan ateatis yang digunakan untuk odel fisis tersebut enggunakan persaaan schrodinger nonlinier. A z A i i i t)! t t 0 Untuk kasus supercontinuu, pada persaaan schrodinger nonlinier enggunakan Split Step Fourier ethod (SSF). Persaaan yang dihasilkan dari etode SSF adalah sebagai berikut, ( t ) t t') dt' 3 A zh h h, z z h t exp Dˆ exp z ' dz ' exp Dˆ A t

4 Dari hasil tersebut selanjutnya dilakukan siulasi nuerik. Siulasi nuerik dilakukan dengan enggunakan progra atlab 00. Berdasarkan solusi dari persaaan schrodinger nonlinier dengan enggunakan SSF dilakukan visualisasi. etode visualisasi yang dipilih untuk enggabarkan supercontinuu dari spektru keluaran sinar ultraviolet juga enggunakan progra atlab 00. Visualisasi dari penelitian ini adalah dengan elihat gabar spektru berdasarkan variasi panjang gelobang yang digunakan. PEBAHASAN Paraeter yang digunakan untuk evisualisasikan supercontinuu pada spektru keluaran sinar ultraviolet seperti yang ditunjukkan pada tabel 4.. Gabar 4.. Siulasi dengan panjang gelobang 53 n \ Gabar 4. Siulasi dengan panjang gelobang 550 n Tabel 4.. Variabel pada penelitian Paraeter Variabel Nilai Panjang Fiber, z() 0,3 Koefisien Nonlinier, 0, (W--) FWH (fs) 50 Daya, P0 (W) 000 ZDW (n) 500 Panjang gelobang yang digunakan, akan divariasi dala beberapa nilai. Untuk hasil dari visualisasi akan ditunjukkan pada gabar berikut. Gabar 4.3. Siulasi dengan panjang gelobang 600 n PENUTUP Dala penelitian ini dihasilkan visualisasi dari supercontinuu pada spektru keluaran sinar ultraviolet yang dilewatkan pada PCFs. Dengan evariasi panjang gelobangnya, dihasilkan spektru yang keluaran yang berbeda pula. Dengan visualisasi enggunakan progra atlab 00, dihasilkan bahwa untuk panjang 4

5 gelobang yang seakin endekati panjang gelobang sinar ultraviolet, dihasilkan pelebaran spektru yang seakin besar. Tahap selanjutnya dari visualisasi ini adalah dengan engeksperienkan penelitian ini. Karena hasil dari visualisasi ini perlu untuk diverifikasi. odel nueriknya juga bisa diperbaiki untuk enghasilkan hasil yang lebih baik. Beberapa asusi yang digunakan dala penelitian ini juga bisa diganti dengan variabel yang lebih kopleks. Hansen, K.P. & Kristiansen,.E Supercontinuu Generation in Photonic Crystal Fibres. Kobtsev, S.. & Sirnov, S.V Coherent properties of supercontinuu containing clearly defined solitons, Optics Express, 4, Nuber 9. cglashan, Laurence. 00. Nuerical Siulation of Supercontinuu Generation. nce_cglashan_cetiib_esearch_project _eport.pdf Untuk solusi dari persaaan yang digunakan bisa enggunakan etode yang lebih udah untuk disiulasikan. Untuk progra yang digunakan ungkin bisa enggunakan progra lain yang lebih sederhana dengan akurasi data dan hasil visualisasi yang lebih terlihat jelas. DAFTA PUSTAKA Agrawal, G. P Nonlinear Fiber Optics. Acadeic Press. Blow, K.J. & Wood, D Theoretical description of transient stiulated aan scattering in optical fibers, Quantu Electronics, 5, pp Dudley, J.. dkk Supercontinuu generation in photonic crystal fiber, eviews of odern Physics, 78, Nuber 4. 5