telah disebutkan diatas berpotensi sebagai sensor dengan menempatkan material yang akan disensing pada lapisan defek pertama, sedangkan defek kedua dan defek
ketiga dibuat tetap.
Pengaturan konfigurasi sistem dapat mempengaruhi sensitivitas dari respon yang dihasilkan. Jika konfigurasi sistem diperbesar, akan didapatkan PPB yang tipis
dan perubahan sensitivitas. Untuk konfigurasi 6-8-2-1 dihasilkan puncak PPB terhadap nilai indeks bias defek pertama
yang linier dengan gradien sebesar 143.49, sedangkan untuk konfigurasi 4-6-2-1 dihasilkan gradien sebesar 150.27.
1 d
n
nm
n
d1
Gambar 23 Plot hubungan panjang gelombang puncak terhadap variasi indeks bias lapisan defek pertama untuk konfigurasi 4-6-2-1 biru dan 6-8-2-1 hitam
4.6 Profil PPB Terkait dengan Variasi Indeks Bias Defek Kedua dan Ketiga
Telah dipublikasikan dalam H.Alatas et al, 2006 bahwa untuk kristal fotonik
satu- dimensi dengan dua defek menghasilkan PPB dengan dua karakteristik yang berbeda pada tiap lapisan defek tersebut, sehingga defek pertama dapat berfungsi
sebagai regulator dan dan defek kedua sebagai reseptor pada aplikasi sistem sensor. Untuk kasus kristal fotonik 1 dimensi dengan tiga defek dapat menghasilkan PPB
dengan tiga karakteristik sebagaimana hasil simulasi yang akan diberikan. Pada lapisan defek pertama, variasi indeks bias menyebabkan posisi dari PPB bergeser
kekanan seiring penurunan transmitansi sebagaimana telah dijelaskan, sedangkan pada lapisan defek kedua dan defek ketiga hanya menyebabkan penurunan
transmitansi tanpa perpindahan posisi. Pada Gambar 24 terlihat bahwa variasi indeks bias pada lapisan defek kedua
dan defek ketiga menghasilkan profil PPB yang sama, yakni penurunan transmitansi
pada frekuansi tetap 0.9702
ω ω
= . Akan tetapi, penurunan, transmitansi pada
lapisan defek ketiga lebih kecil dibandingkan defek kedua, sehingga defek kedua menghasilkan sensifitas yang lebih tinggi dibandingkan defek ketiga. Karena defek
kedua dan defek ketiga memberikan efek yang sama, maka kedua defek tersebut dapat berfungsi sebagai reseptor, akan tetapi seberapa besar perbedaan sensitivitas
kedua defek tersebut masih belum terlihat.
λ
nm
λ
nm T
ω
T
ω
a b
Gambar 24 Profil transmitansi terhadap panjang gelombang, =2
πcω terkait indeks bias defek a lapisan defek kedua: merah
2
2.1
d
n =
, biru ,
hitam b lapisan defek ketiga: merah
2
1.45
d
n =
2
1.33
d
n =
3
2.1
d
n =
, biru ,
hitam
3
1.45
d
n =
3
1.33
d
n =
Plot variasi nilai indeks bias defek kedua dan ketiga terhadap nilai transmitansi menghasilkan fungsi yang periodik untuk rentang indeks bias antara 0 sampai 5.
Untuk aplikasi potensial, rentang panjang gelombang dapat diset antara 1.33 air sampai 1.5 kaca dengan pertimbangan lapisan defek kedua atau ketiga dapat diisi
fluida larutan dengan konsentrasi tertentu, sehingga kristal fotonik dapat berfungsi sebagai sensor indeks bias. Pada Gambar 25.a dan 25.b dapat dilihat perbandingan
sensitivitas antara defek dua dan defek tiga untuk rentang indeks bias antara 1.33 sampai 1.5. Untuk variasi indeks bias ketiga, puncak transmitansi hampir mencapai
maksimum, yakni 0.95 saat indeks bias defek kedua bernilai 1.38, kemudian turun dan mencapai 0.85 saat indeks bias defek kedua bernilai 1.5. Sedangkan untuk
variasi indeks bias defek kedua, puncak transmitansi hanya mencapai 0.35 saat indeks bias defek ketiga bernilai 1.38, dan turun mencapai 0.24 saat defek ketiga
bernilai 1.5. Meskipun puncak transmitansi untuk variasi defek ketiga lebih besar dibandingkan dengan puncak transmitansi untuk variasi defek kedua, sensitivitas
untuk variasi defek kedua ternyata lebih besar dibandingkan defek ketiga. Hasil ini menjadi cukup penting, bahwa ketika kita ingin menjadikan kristal fotonik berfungsi
sebagai sensor dengan sensitivitas yang lebih tinggi, materialfluida yang akan disensing sebaiknya ditempatkan pada layer defek kedua, bukan pada layer defek
ketiga.
n
d2
n
d3
T
ω
T
ω
a b
Gambar 25 a Plot hubungan indeks bias defek kedua terhadap puncak transmitansi b plot hubungan indeks bias defek ketiga terhadap
puncak transmitansi
Secara umum, kristal fotonik dengan tiga defek memberikan respon yang lebih sensitif dibandingkan dengan dua defek. Pada Gambar 26 terlihat bahwa sensitivitas
untuk sistem tiga defek 2-4-2-1 bernilai 1.6271, sedangkan untuk sistem dua defek 2- 4-2 hanya bernilai 1.2918. Untuk sistem tiga defek 4-6-2-1, sensitivitas bernilai
1.4306, sedangkan untuk sistem dua defek 4-6-2 sensitivitas bernilai 1.1177. Hal ini bisa dijelaskan bahwa untuk kristal fotonik dengan tiga defek memiliki tiga derajat
kebebasan yang menghasilkan sensitivitas
2 d
dT dn
lebih besar dibandingkan kristal fotonik dengan dua defek yang hanya memiliki dua derajat kebebasan. Nilai
sensitivitas untuk simulasi ini tentunya berbeda dengan nilai setelah fabrikasi karena metode matriks transfer untuk perhitungan simulasi ini menggunakan beberapa
asumsi sebagaimana dijelaskan dalam daftar pustaka.
a n
d2
n
d2
T
ω
T
ω
b
Gambar 26 Perbandingan sensitivitas untuk sistem dua defek dengan tiga defek dengan konfigurasi a 2-4-2-1 biru dengan 2-4-2 hitam b 4-6-2-1 biru dan
4-6-2 hitam Untuk kasus larutan yang terdiri dari satu unsursenyawa, dapat digunakan
sistem yang menghasilkan dua atau tiga PPB dengan terlebih dahulu mengetahui unsursenyawa tersebut transparan pada panjang gelombang berapa dan mengatur
posisi PPB tersebut sehingga tepat pada panjang gelombang dimana unsur senyawa tersebut transparan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 27 a dan 27 b.
Masing-masing dari PPB tersebut dapat merespon perubahan dari indeks bias pada lapisan defek kedua.
nm a
b T
ω
nm T
ω
Gambar 27 Profil transmitansi terhadap panjang gelombang,
2 c
λ λ π ω
=
terkait variasi indeks bias lapisan defek kedua a
1 2
3
7.2 4
d d
d
d d
d λ
= =
= b
1 2
3
7.6 4
d d
d
d d
d λ
= =
= : merah
2
2.1
d
n =
, biru
2
1.45
d
n =
, hitam
2
1.33
d
n =
4.7 Profil Distribusi Medan dalam Kristal Fotonik
