1 Abstract— Telah berhasil dibuat pandu gelombang planar dengan metode pertukaran ion kaca/substrat a + dengan ion garam Ag + . Perbandingan molar garam AgO 3 + aO 3 yang digunakan adalah 100 : 1,6 dan 100 : 2. Suhu pertukaran ion, 320, 340, 344 dan 350 dengan waktu 10 sampai 60 menit. Proses pembuatan pandu gelombang planar dengan metode pertukaran ion adalah dengan pembersihan substrat, perendaman substrat ke dalam lelehan garam, kemudian pendinginan substrat di udara terbuka. Karakterisasi pandu gelombang planar diperoleh dari moda yang muncul pada metode prisma kopling, moda yang didapatkan kemudian dihitung dengan rumus iWKB untuk mendapatkan ketebalan dan indeks bias pandu gelombang tersebut. Hasil karakterisasi pandu gelombang menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu pemanasan atau semakin lama waktu pertukaran ion, maka ketebalan lapisan pandu gelombang yang dihasilkan semakin tebal. Perubahan indeks bias yang terjadi akibat pertukaran ion Ag-a pada larutan garam dan substrat kurang dari 0,09. Sedangkan distribusi indeks bias pandu gelombang, berbeda nilainya pada setiap sampel. Pandu gelombang planar yang dihasilkan merupakan pandu gelombang planar graded indeks. I. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi informasi secara terus-menerus menuntut perkembangan produksi di segala bentuk perangkat komunikasi tambahan untuk meningkatkan kecepatan, kualitas dan saluran sinyal informasi, salah satu perangkat yang dikembangkan yaitu perangkat integrated optic. Salah satu komponen terpenting dalam integrated optic adalah pandu gelombang. Dalam pembuatan pandu gelombang, dibutuhkan teknik fabrikasi yang mudah untuk mendapatkan pandu gelombang dengan rugi daya rendah dan dengan biaya yang relative murah, teknik fabrikasi tersebut yaitu pertukaran ion. Teknik ini mempertukarkan ion kaca dengan ion garam sebagai mediumnya. Sedangkan untuk mengetahui profil indeks bias dan ketebalan pandu gelombang, tidak dapat dilakukan pengukuran secara langsung. Sehingga digunakan metode prisma kopling (memunculkan pola terang pada sudut tertentu di layar sebagai representasi dari moda dalam pandu gelombang) yang pertama kali diperkenalkan oleh Ulrich dan Tien. Pola moda tersebut yang nantinya digunakan untuk menghitung ketebalan dan indeks bias pandu gelombang. Metode ini memiliki beberapa kelebihan antara lain mempunyai hasil yang akurat, dan tidak merusak sample. Permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini adalah bagaimana pembuatan pandu gelombang planar dengan metode pertukaran ion dan bagaimana hasil karakterisasi (profil indeks bias dan ketebalan) pandu gelombang yang dibuat. Tujuan tugas akhir ini adalah pembuatan pandu gelombang planar dengan teknik yang sederhana, biaya terjangkau yaitu dengan metode pertukaran ion dan pengarakterisasian profil indeks bias dan ketebalan dari pandu gelombang planar yang dibuat melalui metode prisma kopling. Dalam penelitian ini digunakan beberapa asumsi yaitu konsentrasi ion yang berdifusi ke dalam kaca sangat rendah, koefisien self-diffusion tidak tergantung pada konsentrasi, dan hanya sepasang jenis alkali yang terlibat dalam proses pertukaran ion walaupun kaca yang digunakan mengandung multialkali dan reaksi kimia antara AgNO 3 dan NaNO 3 tidak diperhitungkan. II. DASAR TEORI A. Pandu Gelombang Planar Pandu gelombang planar terdiri dari film tipis (indeks bias n f ) yang terletak di antara substrat (n s ) dan selubung/cladding (n c ) yang berupa udara. Agar gelombang dapat berpropagasi di dalam pandu gelombang tersebut, maka selain persyaratan n f > n s > n c juga terdapat persyaratan ketebalan minimum. Jumlah moda yang dapat berpropagasi di dalam pandu gelombang planar tersebut bergantung pada parameter ketebalan dan indeks bias film [1] . Karena itu penguasaan teknik fabrikasi dan karakterisasi film tipis menjadi sangat penting. Pandu gelombang dengan struktur geometri dua dimensi disebut sebagai pandu gelombang slab [2] . Sebagaimana tampak dalam Gbr 1, tebal film jauh lebih kecil daripada lebarnya, sehingga pada pada pandu gelombang slab ini pengurungan atau pembatasan cahaya hanya berlangsung pada arah sumbu x saja. Bila cahaya disalurkan dalam arah sumbu z, maka medan cahaya akan seragam di sepanjang sumbu y, karena itu bidang cahaya/ bidang datang terletak di sepanjang bidang x-z [3] . Gbr 1 Perambatan Cahaya dalam Core Pandu Gelombang Planar (a) Step Indeks (b) Graded Indeks [3] B. Proses Pertukaran Ion Fabrikasi Dan Karakterisasi Pandu Gelombang Planar Dengan Metode Pertukaran Ion Dan Prisma Kopling Diah Kusuma Wardhani - Dr. Ir Sekartedjo, M.Sc Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri ITS Surabaya Indonesia 60111, email : [email protected]
6
Embed
Fabrikasi Dan Karakterisasi Pandu Gelombang Planar … · implantation, dan ion exchange (pertukaran ion)[4]. Dalam teknik pertukaran ion, ion dari substrat dipertukarkan dengan ion
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
Abstract— Telah berhasil dibuat pandu gelombang planar
dengan metode pertukaran ion kaca/substrat �a+ dengan ion
garam Ag+. Perbandingan molar garam Ag�O3 + �a�O3
yang digunakan adalah 100 : 1,6 dan 100 : 2. Suhu
pertukaran ion, 320, 340, 344 dan 350 dengan waktu 10
sampai 60 menit. Proses pembuatan pandu gelombang planar
dengan metode pertukaran ion adalah dengan pembersihan
substrat, perendaman substrat ke dalam lelehan garam,
kemudian pendinginan substrat di udara terbuka.
Karakterisasi pandu gelombang planar diperoleh dari moda
yang muncul pada metode prisma kopling, moda yang
didapatkan kemudian dihitung dengan rumus iWKB untuk
mendapatkan ketebalan dan indeks bias pandu gelombang
tersebut. Hasil karakterisasi pandu gelombang menunjukkan
bahwa semakin tinggi suhu pemanasan atau semakin lama
waktu pertukaran ion, maka ketebalan lapisan pandu
gelombang yang dihasilkan semakin tebal. Perubahan indeks
bias yang terjadi akibat pertukaran ion Ag-�a pada larutan
garam dan substrat kurang dari 0,09. Sedangkan distribusi
indeks bias pandu gelombang, berbeda nilainya pada setiap
sampel. Pandu gelombang planar yang dihasilkan merupakan
pandu gelombang planar graded indeks.
I. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi informasi secara terus-menerus
menuntut perkembangan produksi di segala bentuk perangkat
komunikasi tambahan untuk meningkatkan kecepatan, kualitas
dan saluran sinyal informasi, salah satu perangkat yang
dikembangkan yaitu perangkat integrated optic. Salah satu
komponen terpenting dalam integrated optic adalah pandu
gelombang.
Dalam pembuatan pandu gelombang, dibutuhkan teknik
fabrikasi yang mudah untuk mendapatkan pandu gelombang
dengan rugi daya rendah dan dengan biaya yang relative
murah, teknik fabrikasi tersebut yaitu pertukaran ion. Teknik
ini mempertukarkan ion kaca dengan ion garam sebagai
mediumnya. Sedangkan untuk mengetahui profil indeks bias
dan ketebalan pandu gelombang, tidak dapat dilakukan
pengukuran secara langsung. Sehingga digunakan metode
prisma kopling (memunculkan pola terang pada sudut tertentu
di layar sebagai representasi dari moda dalam pandu
gelombang) yang pertama kali diperkenalkan oleh Ulrich dan
Tien. Pola moda tersebut yang nantinya digunakan untuk
menghitung ketebalan dan indeks bias pandu gelombang.
Metode ini memiliki beberapa kelebihan antara lain
mempunyai hasil yang akurat, dan tidak merusak sample.
Permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini adalah
bagaimana pembuatan pandu gelombang planar dengan
metode pertukaran ion dan bagaimana hasil karakterisasi
(profil indeks bias dan ketebalan) pandu gelombang yang
dibuat.
Tujuan tugas akhir ini adalah pembuatan pandu gelombang
planar dengan teknik yang sederhana, biaya terjangkau yaitu
dengan metode pertukaran ion dan pengarakterisasian profil
indeks bias dan ketebalan dari pandu gelombang planar yang
dibuat melalui metode prisma kopling.
Dalam penelitian ini digunakan beberapa asumsi yaitu
konsentrasi ion yang berdifusi ke dalam kaca sangat rendah,
koefisien self-diffusion tidak tergantung pada konsentrasi, dan
hanya sepasang jenis alkali yang terlibat dalam proses
pertukaran ion walaupun kaca yang digunakan mengandung
multialkali dan reaksi kimia antara AgNO3 dan NaNO3 tidak
diperhitungkan.
II. DASAR TEORI
A. Pandu Gelombang Planar
Pandu gelombang planar terdiri dari film tipis (indeks bias
nf) yang terletak di antara substrat (ns) dan selubung/cladding
(nc) yang berupa udara. Agar gelombang dapat berpropagasi di
dalam pandu gelombang tersebut, maka selain persyaratan nf >
ns > nc juga terdapat persyaratan ketebalan minimum. Jumlah
moda yang dapat berpropagasi di dalam pandu gelombang
planar tersebut bergantung pada parameter ketebalan dan
indeks bias film[1]
. Karena itu penguasaan teknik fabrikasi dan
karakterisasi film tipis menjadi sangat penting. Pandu
gelombang dengan struktur geometri dua dimensi disebut
sebagai pandu gelombang slab[2]
. Sebagaimana tampak dalam
Gbr 1, tebal film jauh lebih kecil daripada lebarnya, sehingga
pada pada pandu gelombang slab ini pengurungan atau
pembatasan cahaya hanya berlangsung pada arah sumbu x
saja. Bila cahaya disalurkan dalam arah sumbu z, maka medan
cahaya akan seragam di sepanjang sumbu y, karena itu bidang
cahaya/ bidang datang terletak di sepanjang bidang x-z[3]
.
Gbr 1 Perambatan Cahaya dalam Core Pandu Gelombang Planar (a) Step
Indeks (b) Graded Indeks[3]
B. Proses Pertukaran Ion
Fabrikasi Dan Karakterisasi Pandu Gelombang Planar Dengan
Metode Pertukaran Ion Dan Prisma Kopling
Diah Kusuma Wardhani - Dr. Ir Sekartedjo, M.Sc Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri