Proceeding Research and Studies VII, TPSDP, 2007
Kristal Fotonik Nonlinier untuk Aplikasi All-Optical Switching
Ayi Bahtiar
1
, Kunti Andyahsari, Dian Rahayu Lestari, Puspa Kusuma Nagara, dan Yayah Yuliah
1
1
Dosen Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran Research Grant TPSDP Batch III Tahun 2006
ABSTRACT
We have studied one-dimensional nonlinear 1D photonic crystal for all-optical switching devices in telecommunication wavelength. We have studied three different structures: nonlinear
Distributed Bragg Reflector DBR, photonic crystal with defect layer and nonlinear photonic crystals which has similar linear refractive index but has different sign of nonlinear refractive index. We have
used two different method to study the nonlinear photonic crystal 1D i.e. transfer matrix method and nonlinear coupled mode equation. The first method was used to determine photonic bandgap and the
later was used to study the potensial of the structures for all-optical switching application. By use of appropriate combination of refractive indices and layer thickness, we have found that the nonlinear DBR
and photonic crystal with defect layer are appropriate structures for all-optical switching in telecommunication wavelength 1.55
µm. Meanwhile, the third structure can be used both for switching and optical limiter at the wavelength of 1.0
µm. Keyword: all-optical switching, photonic crystal, transfer matrix, nonlinear coupled mode equation,
optical limiter.
I. PENDAHULUAN
Dalam sistem
telekomunikasi, data
ditransmisikan oleh
serat optik
dengan bandwidth
yang sangat besar dan kecepatan tinggi 10
12
bits. Namun, pemrosesan dan pengaturan switching data masih menggunakan
rangkaian elektronik,
sehingga diperlukan
konversi data
elektronikoptik dan
optikelektronik. Akibatnya, kecepatan seluruh sistem dibatasi oleh kecepatan rangkaian
elektronik yang rendah 10
9
bits. Karena itu, sangat penting untuk dikembangkan divais
switching optik
yang terintegrasi
untuk mempercepat pemrosesan data. Berbagai konsep
divais switching optik telah dipelajari, seperti nonlinear directional coupler, Mach-Zender
interferometer, Nonlinear
X-switch [1],
nonlinear microcavities [2] dan nonlinear Bragg
waveguide [3]. Namun, divais-divais tersebut
membutuhkan material optik nonlinier dengan indeks bias nonlinier yang sangat besar agar
diperoleh kondisi switching yang sempurna. Hal tersebut sangat sulit untuk dipenuhi, sehingga
belum ada divais switching optik yang direalisasi sampai saat ini.
Baru-baru ini, kristal fotonik banyak menarik perhatian peneliti, baik teoritis maupun
eksperimen. Kristal fotonik adalah struktur periodik dari material dielektrik dengan indeks
bias berbeda, sehingga memiliki celah pita fotonik photonic band gap: yaitu daerah
dimana cahaya dengan frekuensi tertentu tidak dapat merambat kedalam kristal [4,5]. Kristal
fotonik diharapkan merupakan kunci untuk divais fotonik masa depan.
Dalam makalah ini, dipelajari potensi kristal fotonik nonlinier 1-dimensi 1D untuk
aplikasi all-optical switching. Tiga struktur kristal
fotonik yang
dipelajari untuk
memperoleh suatu struktur yang efisien dalam proses switching optik, yaitu :
i. Distributed Bragg Reflector Nonlinear, yaitu kristal fotonik 1D dimana material
dengan indeks bias yang lebih besar dibuat dari material optik nonlinier, sehingga
intensitas cahaya akan merubah indeks bias struktur.
ii Struktur kristal fotonik 1D yang disisipi lapisan cacat di tengah-tengah struktur
terbuat dari material optik nonlinier. iii Struktur kristal fotonik 1D yang dibuat
dari dua material dengan indeks bias linier yang
sama, namun
indeks bias
nonliniernya berlawanan tanda. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mencari struktur kristal fotonik nonlinier 1D yang optimum untuk aplikasi all-optical
switching dan optical signal processing.
Proceeding Research and Studies VII, TPSDP, 2007
II. METODOLOGI PENELITIAN
