Fabrikasi dan Karakterisasi Kaca Tellurite Didoping Ion Nd3+ sebagai Material Pembangkit Laser Inframerah.
(B. MIPA Sains)
Fabrikasi dan Karakterisasi Kaca Tellurite Didoping Ion Nd3+ sebagai Material Pembangkit Laser
Inframerah
Kata kunci : kaca Tellurite TZBN, Ion Neodymium, pembangkir laser, 1,3 μm, laser infrared
Riyatun, Marzuki, Ahmad; Purwanto, Hery; Rahmasari, Lita
Fakultas MIPA UNS, Penelitian, BOPTN UNS, Hibah Bersaing, 2012
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan glass tellurium oxide yang secara thermal stabil
namun mempunyai sifat lasing untuk ion Nd 3+ yang baik sehingga glass dapat digunakan untuk bahan
penguat optic (optical amplifiers). Pemilihan bahan kaca/glass berbasis tellurite dilakukan dengan
pertimbangan bahwa kaca ini secara thermal stabil terhadap kristalisasi. Kaca TZBN tersusun atas
(Tellurium Zinc Bismuth Natrium) Oxide. Secara teoritis ion Nd3+ yang didopingkan pada kaca tellurite,
menyebabkan naiknya luminesen pada 4F3/2 ke 4I9/2 (transisi yang bertanggung jawab untuk penguatan
pada λ=1,3 μm/infra merah).
Penelitian direncanakan berlangsung dua tahun. Pada tahap awal (tahun I), kegiatan penelitian akan
diarahkan untuk optimasi parameter (komposisi, waktu penggerusan, melting temperature,
pendinginan) sehingga diperoleh kaca berbasis tellurite yang secara thermal stabil terhadap kristalisasi.
Variasi komposisi Natrium Oxide dilakukan pada tahun ke-1 untuk memperoleh sifat glass yang lebih
baik, yaitu sifat termal, sifat fisis dan optis. Na 2O akan menaikkan energi phonon dari glas. Fabrikasi kaca
dilakukan dengan metode melt quenching. Karakterisasi secara fisis akan dilakukan dengan uji massa
jenis. Sedangkan tingkat kestabilan glass diuji dengan menggunakan Differential Thermal Analysis (DTA).
Uji sifat optik dilakukan dengan pengukuran transmitansi dan absorbansi dari spectrometer UVVis,
spectrometer FTIR akan diketahui vibrasi molekul bersesuaian dengan panjang gelombang tertentu.
Telah diperoleh hasil uji DTA untuk 3 komposisi Na 2O. Diperoleh hasil bahwa kenaikan komposisi Na2O
menyebabkan naiknya suhu transisi glas (Tg) sehingga secara termal lebih stabil. Tetapi besaran DT yaitu
selisih suhu kristalisasi dengan suhu transisi glas semakin kecil, yang menggambarkan kecenderungan
glas menjadi berstruktur kristal semakin besar. Hal ini menimbulkan kehati-hatian dalam proses fabrikasi
glas TZBN. Suhu Tg glas TZBN sekitar 300 oC digunakan untuk melakukan proses annealing glas. Anealing
dilakukan pada suhu Tg tersebut selama 6 jam, diturunkan dengan laju 2 o per menit. Selanjutnya glas
akan dipolish 4 tingkat dengan amplas sehingga permukaannya benar-benar bersih, transparan dan
permukaan rata. Uji optik dilakukan dengan Uv-Vis, FTIR dan HD spectrometer. Pada akhir tahun ke-1
diperoleh komposisi Na2O yang optimum terhadap sifat thermal dan sifat optis. Kondisi ini adalah untuk
komposisi Na2O dengan x = 0,6. Dengan demikian, komposisi 60 TeO 2 –(35-0,6) Zn O – 2 Bi 2O3 – 0,6 Na2O
menghasilkan sifat glas terbaik.
Tahap berikutnya (Tahun II) adalah pemberian doping ion Nd3+pada kaca tellurite dengan komposisi
Na2O yang optimum. Tujuannya adalah untuk mendapatkan konsentrasi Nd3+ dengan sifat lasing
optimum. Uji utama pada tahap ini adalah uji sifat optis dengan UV-Vis dan FTIR. Sifat lasing dari glass
akan dianalisis dengan menggunakan metode Judd-Ofelt, yakni simulasi untuk memprediksi sifat-sifat
lasing, nilai emisi cross-section tinggi, dengan waktu flouresen lama. Output dari penelitian ini adalah
didapatkannya material dasar kaca yang dapat digunakan sebagai pembangkit/penguat laser inframerah
1,3 μm.
Fabrikasi dan Karakterisasi Kaca Tellurite Didoping Ion Nd3+ sebagai Material Pembangkit Laser
Inframerah
Kata kunci : kaca Tellurite TZBN, Ion Neodymium, pembangkir laser, 1,3 μm, laser infrared
Riyatun, Marzuki, Ahmad; Purwanto, Hery; Rahmasari, Lita
Fakultas MIPA UNS, Penelitian, BOPTN UNS, Hibah Bersaing, 2012
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan glass tellurium oxide yang secara thermal stabil
namun mempunyai sifat lasing untuk ion Nd 3+ yang baik sehingga glass dapat digunakan untuk bahan
penguat optic (optical amplifiers). Pemilihan bahan kaca/glass berbasis tellurite dilakukan dengan
pertimbangan bahwa kaca ini secara thermal stabil terhadap kristalisasi. Kaca TZBN tersusun atas
(Tellurium Zinc Bismuth Natrium) Oxide. Secara teoritis ion Nd3+ yang didopingkan pada kaca tellurite,
menyebabkan naiknya luminesen pada 4F3/2 ke 4I9/2 (transisi yang bertanggung jawab untuk penguatan
pada λ=1,3 μm/infra merah).
Penelitian direncanakan berlangsung dua tahun. Pada tahap awal (tahun I), kegiatan penelitian akan
diarahkan untuk optimasi parameter (komposisi, waktu penggerusan, melting temperature,
pendinginan) sehingga diperoleh kaca berbasis tellurite yang secara thermal stabil terhadap kristalisasi.
Variasi komposisi Natrium Oxide dilakukan pada tahun ke-1 untuk memperoleh sifat glass yang lebih
baik, yaitu sifat termal, sifat fisis dan optis. Na 2O akan menaikkan energi phonon dari glas. Fabrikasi kaca
dilakukan dengan metode melt quenching. Karakterisasi secara fisis akan dilakukan dengan uji massa
jenis. Sedangkan tingkat kestabilan glass diuji dengan menggunakan Differential Thermal Analysis (DTA).
Uji sifat optik dilakukan dengan pengukuran transmitansi dan absorbansi dari spectrometer UVVis,
spectrometer FTIR akan diketahui vibrasi molekul bersesuaian dengan panjang gelombang tertentu.
Telah diperoleh hasil uji DTA untuk 3 komposisi Na 2O. Diperoleh hasil bahwa kenaikan komposisi Na2O
menyebabkan naiknya suhu transisi glas (Tg) sehingga secara termal lebih stabil. Tetapi besaran DT yaitu
selisih suhu kristalisasi dengan suhu transisi glas semakin kecil, yang menggambarkan kecenderungan
glas menjadi berstruktur kristal semakin besar. Hal ini menimbulkan kehati-hatian dalam proses fabrikasi
glas TZBN. Suhu Tg glas TZBN sekitar 300 oC digunakan untuk melakukan proses annealing glas. Anealing
dilakukan pada suhu Tg tersebut selama 6 jam, diturunkan dengan laju 2 o per menit. Selanjutnya glas
akan dipolish 4 tingkat dengan amplas sehingga permukaannya benar-benar bersih, transparan dan
permukaan rata. Uji optik dilakukan dengan Uv-Vis, FTIR dan HD spectrometer. Pada akhir tahun ke-1
diperoleh komposisi Na2O yang optimum terhadap sifat thermal dan sifat optis. Kondisi ini adalah untuk
komposisi Na2O dengan x = 0,6. Dengan demikian, komposisi 60 TeO 2 –(35-0,6) Zn O – 2 Bi 2O3 – 0,6 Na2O
menghasilkan sifat glas terbaik.
Tahap berikutnya (Tahun II) adalah pemberian doping ion Nd3+pada kaca tellurite dengan komposisi
Na2O yang optimum. Tujuannya adalah untuk mendapatkan konsentrasi Nd3+ dengan sifat lasing
optimum. Uji utama pada tahap ini adalah uji sifat optis dengan UV-Vis dan FTIR. Sifat lasing dari glass
akan dianalisis dengan menggunakan metode Judd-Ofelt, yakni simulasi untuk memprediksi sifat-sifat
lasing, nilai emisi cross-section tinggi, dengan waktu flouresen lama. Output dari penelitian ini adalah
didapatkannya material dasar kaca yang dapat digunakan sebagai pembangkit/penguat laser inframerah
1,3 μm.