Nanofotonik adalah cabang ilmu yang mempelajari perilaku dan interaksi cahaya pada skala nanometer. Interaksi cahaya dengan materi skala nanometer menyebabkan fenomena karakteristik seperti medan dekat, gelombang permukaan lokal, eksitasi dan interferensi radiasi multipol, untuk beberapa nama.

Pada seminar yang diselenggarakan secara hybrid ini, program studi Fisika ITB mengundang Prof. David Marpaung dari Nonlinear Nanophotonics Group University of Twente sebagai narasumber. Seminar yang dihelat pada Kamis (18/8/2022) ini membawa topik bahasan tentang “Hamburan Brillouin di Sirkuit Fotonik Silikon Nitrida”.

Memulai materi pada seminar ini, Prof. David memaparkan berbagai hal yang menjadi objek penelitian pada kelompok keahlian Nanofotonik di University of Twente. Mulai dari interaksi cahaya dan suara (optomechanics), microwave photonics, programmable photonics and AI, frequency combs, fabrication of photonic circuits, integrated lasers, dan integrated photonics. Dari salah satu konsentrasi penelitian yang dilakukan pada kelompok ini yaitu fabrication of photonic circuits, dilakukan penelitian yang lebih detail terkait hamburan brillouin.

“Hamburan Brillouin terstimulasi dapat memungkinkan pemrosesan sinyal resolusi ultra-tinggi dan laser lebar garis sempit yang memiliki peran penting untuk komunikasi nirkabel generasi berikutnya, penginderaan presisi, dan pemrosesan informasi kuantum,” papar Prof. David.

Namun, hamburan brillouin ini baru dipelajari secara ekstensif dalam pandu gelombang terintegrasi dan banyak implementasi bergantung pada skema fabrikasi yang rumit serta menggunakan pandu gelombang yang ditangguhkan. Tidak adanya hamburan brillouin dalam platform fabrikasi standar yang matang dapat mencegah integrasi sirkuit skala besar serta dapat membatasi potensi teknologi ini.

Maka dari itu, Prof. David Marpaung bersama kelompok keahlian Nanofotonik di University of Twente melakukan pengembangan dan penelitian terhadap hamburan brillouin terstimulasi (SBS). “SBS dapat diaplikasikan pada berbagai perangkat mulai dari berbagai jenis sensor, amplifier, gyroscope, pemrosesan sinar RF, memori kuantum, dan laser dengan kemurnian spektral tinggi,” terang Prof. David.

Salah satu cara pengoptimalan fungsi SBS adalah melakukan pemisahan dua lapisan silikon nitrida. "Dengan mengoptimalkan pemisahan antara dua lapisan silikon nitrida, kami membuka pemandu gelombang akustik gigahertz di platform ini untuk pertama kalinya yang menghasilkan koefisien perolehan SBS hingga 15 kali lebih tinggi daripada yang dimungkinkan sebelumnya dalam pemandu gelombang silikon nitrida," ujar Prof. David.

Tentunya upaya menggerakkan SBS dalam fotonik silikon menimbulkan pro dan kontra. Pada satu sisi, upaya ini menghasilkan berbagai keuntungan seperti efisiensi biaya produksi karena silikon dapat diproduksi secara massal dan juga kompatibel dengan CMOS. Selain itu, silikon juga memiliki indeks yang tinggi dan daerah mode yang kecil. Tekanan radiasinya juga ditingkatkan pada skala nano. Namun, pada sisi lain silikon memiliki kerugian propagasi yang relatif tinggi, kerugian nonlinier yang tinggi, dan kebocoran akustik.

Lebih lanjut lagi, penelitian terkait hamburan brillouin terstimulasi (SBS) akan dilanjutkan dengan pengembangan SBS integrated circuit yang dapat diaplikasikan pada berbagai perangkat seperti sensor berbasis akustik, prosesor sinyal MWP, non reciprocity and isolators, laser and frequency combs, dynamic grating, pulse shaping, dan tunable delay and memory.

Reporter: Yoel Enrico Meiliano (Teknik Pangan, 2020)