opto lihat situs sponsor

Jumat, 15 Desember 2017  
 
  LIPI
depan
database
database
artikel
kegiatan
situs
info
publikasi
e-data
buku
kontak
  Artikel-artikel populer :
» daftar artikel

Catatan dari Simposium Internasional III Optika Modern
Agoes Soehianie (Departemen Fisika ITB)

Catatan dari Simposium Internasional III Optika Modern

Agoes Soehianie

DALAM Simposium Internasional III Optika Modern yang diadakan di ITB, 25-29 Agustus 2003, dilaporkan perkembangan bidang mikro-optik, yakni dihasilkannya cip optik dari rangkaian optik terpadu. Cip ini mirip dengan rangkaian terintegrasi (IC) dalam teknologi mikroelektronika. Perkembangan cip optik itu akan mempercepat perwujudan sistem komunikasi optik sepenuhnya yang menjanjikan peningkatan kecepatan di lebar pita komunikasi sampai sekitar 100 kali lipat. Terapannya untuk membuat sensor optik terpadu, misalnya, sangat bermanfaat untuk mendeteksi dan memantau keadaan biokimia di tubuh manusia dengan kepekaan dan kemampuan memroses data yang tinggi.

Dilaporkan juga perkembangan dalam bidang biofotonik. Perkembangan teknik spektroskopi dan mikroskopi resonansi plasmon permukaan itu telah memungkinkan pengintaian atau penginderaan pada tingkat molekul berukuran nanometer atau sepersemiliar meter. Teknik ini tidak hanya bermanfaat bagi pemeriksaan dan kajian sistem biologi pada tingkat sel, tetapi juga berguna untuk mengendalikan fabrikasi dalam nanoteknologi, seperti membuat SAM (Self Assembly Monolayer).

Yang tak kalah penting dilaporkan dalam simposium ini adalah perkembangan ide-ide penting dalam nano-optik berdasarkan sistem kristal fotonik dan fotonik molekuler. Beberapa contohnya adalah pandu gelombang berukuran nanometer, piranti nano-optik, sistem memori optik untuk data optik yang berupa bit kuantum dan soliton, serta kompresi pulsa laser sampai ukuran femto detik ( 0,000 000 000 000 001 detik) untuk aplikasi optik nonlinier dan pembangkitan soliton optik.

Apakah optika modern?

Bidang yang terkait dengan analisis perilaku cahaya dikenal dengan sebutan optik. Sebenarnya bidang optik ini melingkupi fenomena yang sangat lebar spektrumnya. Jika yang dipelajari adalah perilaku cahaya kasat mata seperti lintasan cahaya di lensa kacamata, teleskop, maka bidang optik ini dinamai optika geometri.

Jika lensa, lubang, atau obyek yang harus dilalui cahaya menjadi sangat kecil sehingga ukurannya mendekati panjang gelombang dari cahaya tersebut, maka muncullah fenomena pembelokan cahaya (difraksi). Karena cahaya merupakan bagian dari gelombang elektromagnetik, maka bidang ilmu seperti ini dinamai fisika optik atau optika gelombang.

Bilamana cahaya yang dipakai begitu redup sehingga jumlah partikel cahaya yang melaluinya sangat sedikit, maka sifat partikel cahaya ini menjadi nyata. Sampailah kita pada dunia kuantum. Disiplin ilmu yang mempelajarinya dinamakan optika kuantum.

Pembagian cabang optika ini didasarkan pada metode-metode analisis yang lebih mudah dilakukan. Mungkin di Indonesia bidang optika modern atau fotonik tidak begitu dikenal. Apakah optika modern? Apakah sama dengan urusan kacamata? Sebenarnya optika modern, lebih dikenal dengan nama fotonik, adalah bidang yang melingkupi pemrosesan cahaya untuk berbagai keperluan seperti telekomunikasi dan pemrosesan data. Bentuk yang paling populer di masyarakat adalah serat optik yang telah dipakai di berbagai bidang sebagai tulang punggung telekomunikasi dengan kemampuan membawa informasi yang jauh lebih besar dibandingkan dengan kabel konvensional.

Sejarah telekomunikasi

Secara historis, penggunaan telekomunikasi modern lahir sejak didemonstrasikannya telegraf oleh Samuel Morse (1837). Mulai saat itu era penyampaian informasi melalui listrik dan magnet dimulai. Telegraf kemudian disusul dengan penemuan telepon oleh Alexander G Bell (1876). Secara teoretis adalah James C Maxwell (1878) yang berhasil merangkumkan persamaan matematika yang mengatur perilaku medan magnet dan medan listrik secara elegan. Maxwell berdiri di atas para ilmuwan besar seperti Coulomb, Gauss, Faraday, Ampere, Biot, dan Savart.

Berdasarkan persamaan Maxwell itu, Hertz kemudian Marconi (1895) mendemonstrasikan radio telekomunikasi, komunikasi tanpa kabel. Sejak itu para ilmuwan dan insinyur membuat kemajuan yang pasti dan menakjubkan untuk melakukan telekomunikasi tanpa kabel dengan menggunakan gelombang elektromagnetik sebagai gelombang pembawa dengan frekuensi yang semakin tinggi. Semakin tinggi frekuensi gelombang pembawa akan semakin lebar pita frekuensi. Itu berarti, semakin banyak informasi yang bisa dimuat.

Perkembangan yang terjadi di dunia telekomunikasi adalah tuntutan tersedianya pita frekuensi untuk menyalurkan data yang semakin lebar. Pada masa awalnya, radio memiliki lebar pita 15 kHz, berikutnya TV membutuhkan lebar pita sekitar 6 MHz dengan frekuensi pembawa sekitar 100 MHz. Frekuensi yang dipakai ini masih dikenal sebagai daerah frekuensi gelombang radio. Kelahiran laser pada dekade 1960-an membuka peluang tersedianya pita yang sangat lebar untuk telekomunikasi di daerah frekuensi gelombang cahaya, yang semuanya merupakan bagian dari spektrum frekuensi gelombang elektromagnetik.

Untuk memberikan gambaran potensi lebar pita frekuensi sebesar terahertz tersebut, bayangkan jika tiap saluran telepon butuh pita frekuensi 5 kHz. Maka, ia bisa memuat 200 juta saluran telepon, atau jika tiap saluran video butuh 6 MHz, maka dapat dimuat sekaligus 200 000 saluran video.

Potensi komunikasi optik

Potensi yang luar biasa pada penggunaan cahaya guna menyalurkan informasi ini menuntut penggunaan komponen pemroses. Walaupun kecepatan komponen elektronik saat ini sedemikian tinggi, banyak yang menduga bahwa batas kecepatan tertinggi untuk komponen elektronik sudah sangat dekat, sehingga diperlukan terobosan teknologi baru yang mampu bekerja dengan respons yang lebih tinggi lagi. Kemungkinan ini terbuka dengan mempergunakan cahaya sebagai pembawa informasi sekaligus sebagai pengendalinya. Bidang yang mempelajari hal ini dikenal dengan nama Integrated Optics (IO.

Berbeda dengan IC (Integrated Circuit) di mana komponen yang terlibat adalah elektronik, pada IO dipergunakan cahaya untuk mengendalikan cahaya sehingga batas kecepatan respons bisa diatasi. Persamaan antara IC dan IO adalah keduanya mengendalikan dan memroses data. Bedanya, pada IC yang diproses adalah sinyal elektronik, sedangkan pada IO yang diproses adalah sinyal cahaya atau foton.

Keunikan bidang fotonik

Menyalurkan cahaya melalui medium transparan semacam gelas pada mulanya bukanlah pekerjaan mudah. Pengalaman sehari-hari mengajarkan, tebal gelas yang sudah sekian cm akan memperburam penglihatan akan apa yang ada di dalamnya. Adalah Charles Kao (1966) yang memperlihatkan bahwa kehilangan daya yang begitu besar tersebut disebabkan ketidakmurnian bahan pembuat gelas. Pada tahun 1970, Kapron, Keck, dan Mauer berhasil mewujudkan gelas yang sangat murni sehingga cahaya bisa disalurkan dengan sedikit kehilangan daya saja. Dewasa ini di bidang IO para ilmuwan mengandalkan sifat bahwa cahaya bisa disalurkan dan diolah dengan baik sekali pada saluran atau lapisan yang tipis sekali. Berbagai penelitian dilakukan dalam usaha menghasilkan komponen-komponen pengolah optik yang ringkas, bandel, andal, tahan lama, dan tentunya hemat energi.

Bidang fotonik ini sangat unik sebab di sini terjadi kerja sama yang intim antara bidang teoretik yang fundamental (fisika dan matematika), komputasi dan aplikasi (optik, teknologi informasi, elektro-optik). Mengingat luas dan kompleksnya masalah di bidang ini, kerja sama antara berbagai bidang adalah suatu keniscayaan.

Pada dasarnya, penelitian di bidang fotonik ini dapat dibagi menjadi dua wilayah: yang berhubungan dengan karakteristik optik bahan dan yang berkaitan dengan struktur geometri dari piranti. Tujuan semua ini adalah mendapatkan struktur yang fungsional sehingga bisa dipakai untuk mengolah cahaya atau foton seperti : modulator, mixer, amplifier, splitter, sensor, dan lain-lain.

Piranti fotonik tidak akan 100 persen menggantikan piranti elektronik, tapi dengan tersedianya piranti fotonik akan terjadi peningkatan kinerja yang berarti. Dengan demikian, fotonik dan elektronik akan bekerja berdampingan untuk memberikan solusi yang lebih baik.

Jelas bahwa bidang pengolahan optik ini akan menjadi salah satu andalan untuk masa depan. Kebutuhan untuk menyalurkan dan mengolah informasi dalam jumlah yang masif yang menjadi tuntutan masa depan. Bila mana kita tidak mulai menggarap dan membangun kompetensi di bidang ini, tak mustahil pada akhirnya kita akan menjadi penonton yang baik dan konsumen yang setia saja, seperti yang telah terjadi pada banyak bidang lain. Akan tetapi, kompetensi seperti itu tidak terjadi dalam semalam saja. Perlu kemauan dan ketekunan serta dukungan dari banyak pihak untuk mewujudkannya. Kita di Indonesia perlu menyiapkan sumber daya manusia yang bekerja di bidang ini. Salah satu kelompok penelitian bidang fotonik ini terdapat di Departemen Fisika ITB di bawah pimpinan Prof. M.O Tjia. Kelompok ini tidak meneliti proses transmisi, melainkan ujung jalur transmisi pada pengolahan sinyal dalam cip fotonik.

Penelitian yang dilakukan meliputi simulasi, pemodelan, dan desain berbagai perangkat piranti fotonik. Selain itu, dijajaki pembuatan atau sintesis bahan-bahan organik yang murah untuk membuat prototipe berbagai konsep piranti. Bilamana dukungan dari berbagai pihak bisa diperoleh, kemajuan tentu akan segera di depan mata. Terlepas dari minimnya dukungan, kelompok kecil ini mencoba tetap berjalan, bahkan merangkak kalau perlu!

Agoes Soehianie Peneliti dan Dosen pada Departemen Fisika ITB

Sumber : Kompas, 15 September 2003

» kirim ke teman
» versi cetak
revisi terakhir : 24 Maret 2005

 

  Dikelola oleh TGJ LIPI Hak Cipta © 2000-2017 LIPI