Courtesy of InterestingEngineering

Terobosan Chip Laser Broadband Efisiensi Tinggi untuk Teknologi Masa Depan

Mengembangkan perangkat nanofotonik berbasis chip yang menghasilkan spektrum cahaya laser broadband dengan efisiensi tinggi dan konsumsi energi sangat rendah, membuka jalan untuk pengaplikasian teknologi ini secara luas dalam berbagai bidang.

13 Sep 2025, 07.09 WIB

56 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Perangkat berbasis chip yang dikembangkan dapat menghasilkan cahaya laser dengan rentang frekuensi yang sangat luas.
Teknologi ini berpotensi mengubah cara frekuensi comb digunakan dari sistem meja besar menjadi sistem fotonik terintegrasi.
Penelitian ini membuka jalan untuk aplikasi baru dalam spektroskopi, pengukuran presisi, dan analisis lingkungan.

Pasadena, Amerika Serikat - Para ilmuwan di Caltech, dipimpin oleh Profesor Alireza Marandi, berhasil mengembangkan perangkat laser jenis baru yang sangat kecil dan efisien. Perangkat ini bisa memancarkan cahaya dengan banyak frekuensi yang disebut comb frekuensi, yang sangat penting dalam pengukuran presisi dan teknologi komunikasi.

Sebelumnya, perangkat comb frekuensi ini besar dan membutuhkan daya yang sangat tinggi sehingga hanya bisa digunakan di laboratorium besar. Namun, tim Caltech membuat versi chip nanofotonik yang sangat kecil dengan energi input yang sangat rendah, bahkan dalam skala femtojoule, namun tetap menghasilkan spektrum cahaya laser yang sangat luas dari cahaya tampak hingga inframerah tengah.

Kunci keberhasilan ini adalah penggunaan resonator parametrik optik (OPO) yang dirancang khusus dengan teknik rekayasa dispersi. Mereka menemukan keadaan operasi baru yang tidak sesuai dengan teori OPO konvensional, dimana spektrum laser tetap koheren walaupun sistem berjalan di atas ambang yang tinggi.

Inovasi ini memungkinkan integrasi teknologi comb frekuensi pada perangkat yang lebih kecil dan hemat energi, sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pengukuran presisi, jam atom, hingga pemantauan lingkungan. Hal ini berpotensi mengubah cara teknologi laser dan spektroskopi digunakan di masa depan.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature Photonics dan didukung oleh lembaga seperti Army Research Office, NSF, DARPA, dan NASA’s JPL. Dengan teknologi ini, frequency comb bisa keluar dari lab khusus dan masuk ke dalam perangkat yang lebih praktis dan luas penggunaannya.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/innovation/caltech-chip-nanophotonics-frequency-comb

Analisis Kami

"Penemuan ini merupakan langkah maju yang sangat penting dalam bidang fotonik terintegrasi karena berhasil mengatasi batasan utama dari OPO konvensional, yaitu ukuran besar dan konsumsi energi tinggi. Dengan disiplin rekayasa resonator yang matang, inovasi ini membuka peluang baru yang luas untuk aplikasi teknologi laser, terutama di bidang penginderaan dan komunikasi serat optik."

Analisis Ahli

Alireza Marandi

"Kami menciptakan sebuah perangkat nanofotonik yang bisa memproduksi comb frekuensi luas dengan energi sangat rendah, memungkinkan perangkat laser broadband untuk dipaketkan dalam chip dengan efisiensi tinggi dan koherensi yang kuat."

Theodore M. Haarer (Nobel Laureate in Physics 2005)

"Pengembangan teknologi comb frekuensi yang bisa diintegrasikan di chip merupakan terobosan yang akan memperluas aplikasi spektroskopi presisi dan teknologi pengukuran optik ke luar laboratorium besar."

Prediksi Kami

Dalam waktu dekat, teknologi comb frekuensi berbasis chip ini akan merevolusi alat pengukuran presisi dan sensor lingkungan dengan membuat perangkat yang lebih kecil, hemat energi, dan mudah diakses untuk aplikasi industri dan riset.

Pertanyaan Terkait

Apa yang dikembangkan tim di Caltech?

Tim di Caltech mengembangkan perangkat berbasis chip yang menghasilkan rentang frekuensi laser yang sangat luas dengan efisiensi tinggi.

Apa fungsi dari osilator parametris optik (OPO)?

OPO berfungsi untuk mengubah cahaya laser yang masuk menjadi frekuensi baru menggunakan kristal nonlinier.

Mengapa OPO yang dikembangkan di nanoskal lebih efektif?

OPO yang dikembangkan di nanoskal memiliki ambang energi yang lebih rendah dan desain resonator yang lebih baik, sehingga menghasilkan spektrum yang lebih luas dan koheren.

Apa saja aplikasi potensial dari teknologi ini?

Aplikasi potensial termasuk spektroskopi presisi, jam atom, dan penginderaan molekuler.

Siapa yang mendanai penelitian ini?

Penelitian ini didanai oleh Army Research Office, NSF, DARPA, dan NASA’s JPL.