commit to user
1
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Pada awal perkembangan teknologi komunikasi optik, penguatan sinyal optik dilakukan dengan mengubah sinyal optik ke sinyal elektrik kemudian sinyal
elektrik tersebut dikuatkan dan diubah kembali ke sinyal optik, jadi penguatan dilakukan pada kawasan elektrik. Keadaan ini membuat sistem jaringan optik
masih kurang efisien, untuk itu suatu devais penguat gelombang optik
optical amplifier
yang kompak, murah dan efisien sangat diperlukan. Fungsi penguat optik tersebut untuk menguatkan sinyal optik tanpa diubah ke sinyal elektrik.
Beberapa jenis penguat optik antara lain:
erbium-doped fibre amplifier
EDFA, penguat Raman, dan penguat optik semi konduktor.
Terdapat berbagai bahan yang digunakan untuk membuat kaca
fiber amplifier
seperti borate, fluoride, germanite, silicate, phosphate dan tellurite.
Spectroscopic properties
dari masing-masing kaca bisa dilihat pada Tabel 1.1 ketika di doping dengan Nd
3+
. Dari Tabel 1.1 tersebut diketahui bahwa kaca tellurite memiliki nilai indeks bias dan
cross section
yang lebih tinggi dan
radiative lifetime
lebih rendah. Hal tersebut sesuai dengan aplikasi pengguat optik. Keunggulan kaca tellurite yang lain adalah stabil terhadap kristalisasi dan
kemungkinan untuk mendoping kaca ini dengan ion tanah jarang dengan konsentrasi yang sangat besar
Weber, 2002
. Beberapa alasan tersebut menjadikan kaca tellurite merupakan kaca yang mendapat perhatian yang sangat besar dari
para peneliti di dunia.
commit to user
2
Tabel 1.1.
Spectroscopic Properties
Berbagai Bahan Kaca Weber, 2002 Bahan kaca
Indeks Bias n
Cross section
pm
2
Peak wavelength
µm Effective
linewidth nm
Radiative lifetime
µs Silicate
1,46 –1,75
0,9 –3,6
1,057 –1,088
34 –55
170 –1090
Germinate 1,61
–1,71 1,7
–2,5 1,060
–1,063 36
–43 300
–460 Tellurite
2,0 –2,1
3,0 –5,1
1,056 –1,063
26 –31
140 –240
Phosphate 1,49
–1,63 2,0
–4,8 1,052
–1,057 22
–35 280
–530 Borate
1,51 –1,69
2,1 –3,2
1,054 –1,062
34 –38
270 –450
Sudah banyakkomposisi kaca tellurite pernah dibuat oleh para peneliti, beberapa komposisi kaca tellurite tersebut terlihat pada Tabel 1.2
Tabel 1.2 Beberapa Contoh Komposisi Kaca Tellurite
No komposisi
reference 1
TeO
2
-BaO-P
2
O
5
Raouf , 2001 2
TeO
2
-BaCl
2
-P
2
O
5
Raouf , 2001 3
TeO
2
-CdPO
3 2
- ZnO Raouf , 2001
4 TeO
2
-P
2
O
5
-PbCl
2
Raouf , 2001 5
TeO
2
-Bi
2
O
3
-BaO Tiefeng Xu dkk, 2011
Tentunya tidak semua perbandingan mol menghasilkan kacaglass dan hanya komposisi perbandingan mol yang ada dalam
gla ss forming region
yang akan menghasilkan kaca yang stabil seperti yang terlihat dalam Gambar 1.1. Pada
Gambar 1.1 tersebut komposisi dari TeO
2
-Bi
2
O
3
-BaO yang terbentuk menjadi kaca hanya pada daerah dengan tanda
O
.
commit to user
3
Gambar 1.1
Glass Forming Region
Kaca dengan Komposisi TeO
2
-Bi
2
O
3
-BaO Tiefeng Xu dkk, 2011
Dalam pembuatan kaca, khususnya pada kaca tellurite rentang suhu yang diperbolehkan antara suhu gelas transisi Tg dan suhu kristalisasi Tc. Gambar
1.2 adalah sifat termal
rare earth tellurite glass
sebagai acuan dalam pembuatan kaca tellurite, stabilitas kaca tersebut ditentukan oleh acuan
∆� = �
�
− �
�
. Selain sifat termal, parameter lain kaca yang perlu diketahui adalah sifat
optik dari kaca tersebut. Sifat optik tersebut antara lain adalah
optical absorption
, indeks bias, selain itu yang perlu diketahui adalah densitasnya yang merupakan
sifat fisik kaca. Hubungan antara indeks bias dan densitas dari kaca tellurite disampaikan dalam Gambar 1.3 yang nilai tersebut menenuhi persamaan 1.1
Raouf , 2001 yang dikenal dengan persamaan Lorentz-Lorenz.
�
2
−1 �
2
+2 �
�
= �
�
1.1 Dimana M adalah
molecular weight,
�adalah densitas, n adalah indeks bias dan �
�
adalah
molar refraction
. Dimana kita ketahui bahwa
� �
adalah molar volume.
commit to user
4 Berdasar persamaan 1.1 tersebut maka besarnya nilai
� dan n berbanding lurus. Nilai 1,2,3,4,5,6 pada Gambar 1.3 adalah kaca dengan komposisi TeO
2
dengan LiO
2
,Na
2
O,K
2
O,Rb
2
O,MgO dan SrO komposisi dua bahan tersebut dikenal dengan
Binary Sistem
.
Gambar 1.2 Sifat Termal Rare Earth Tellurite pada TeO
2 0.9
La
2
O
3 0.1
dan TeO
2 0.9
Sa
2
O
3 0.1
. Raouf , 2001 Tm
Tc Tc
Tg Tg
Tm
commit to user
5
Gambar 1.3 Plot Lorentz-Lorenz Untuk Kaca Alkali-Tellurite Raouf , 2001
Untuk mendapatkan kaca tellurite yang dapat berfungsi sebagai penguat, kaca tellutire bisa didadah dengan ion tanah jarang. Ion tanah jarang
Rare Earth Elements
seperti Erbium Er dan Ytterbium Yb bekerja pada window 1550 nm, sedangkan untuk window 1300 nm digunakan unsur Neodymium Nd dan
Prasedymium Pr. Kinerja sebuah penguat optik secara umum dipengaruhi oleh tingkat-tingkat energi ion tanah jarang yang digunakan untuk mendadah kaca
tersebut. Secara umumdiagramtingkat energikaca tellutire yang didadah Er
3+
ditampilkan dalam Gambar 1.4. Dalam gambar tersebut diketahui berbagai proses dalam kaca tellurite, seperti
pumping
,
absorption
,
emission
sehingga kita mengetahui proses penguatan dari kaca
optica l amplifier
. Pada gambar 1.4 tersebut elektron pada tingkat dasar
4
I
152
di pumping ke tingkat energi diatasnya,
1. LiO
2
2. Na
2
O 3. K
2
O 4. Rb
2
O 5. MgO
6.
SrO
commit to user
6 kemudian elektron akan mengalami absorpsi dan emisi. Dalam proses emisi itulah
terjadi penguatan optik. Banyak parameter yang menjadi ukuran baiknya sebuah kaca, hal tersebut
tergantung akan kegunaan kaca. Kaca yang digunakan untuk
optical amplifier
tentunya harus memiliki berbagai parameter seperti
optical absorption, density
dan
refractive indeks
yang baik pula. Berdasar kondisi tersebut maka dalam penelitian ini akan mengkaji pembuatan kaca tellurite yang didadah dengan Er
3+
dilakukan dengan menvariasikan konsentrasi Er
3+
. Komposisi bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 55TeO
2
-2Bi
2
O
3
-43-
x
ZnO-
x
Er
2
O
3
dimana
x= 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5.
Pengunaan komposisi tersebut berkaitan dengan
glass forming region
seperti yang dalam Gambar 1 yang didapatkan setelah melakukan penelitian yang dijelaskan dalam bab 4.
Gambar 1.4Tingkat EnergiKaca Tellurite Didadah Er
3+
Digonnet, 2001
commit to user
7
B. Rumusan Masalah
Kategori