Post on 06-Jul-2018
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
ITS Surabaya Indonesia 60111, email : diah.kusumawardhanie@yahoo.com
2
Ada beberapa teknik fabrikasi pandu gelombang
menggunakan substrat kaca, antara lain sputtering deposition,
chemical vapor deposition (CVD), sol-gel coating, ion
implantation, dan ion exchange (pertukaran ion)[4]
.
Dalam teknik pertukaran ion, ion dari substrat dipertukarkan
dengan ion dari pelarut dimana akan terbentuk indeks bias
relatif yang lebih tinggi di bawah permukaan. Jenis pandu
gelombang yang fabrikasinya menggunakan teknik ini adalah
pandu gelombang kaca, yaitu dengan menukarkan ion Na+ di
dalam kaca dengan ion Ag+, K
+, Ti
+, dan pandu gelombang
LiNbO3 yang menukarkan ion La+ dengan H
+ dalam asam
benzoat. Di dalam kasus tertentu medan elektronik digunakan
untuk mempercepat proses pertukaran ion. Kaca dalam optik
adalah isotropis dan material yang populer. Kehilangan daya
yang rendah dari pandu gelombang material kaca bisa
didapatkan dengan cara fabrikasi dengan teknik pertukaran ion
ini. [1]
Metode pertukaran ion termal adalah metode yang paling
mudah untuk mendapatkan pandu gelombang kaca dengan
rugi daya yang rendah. Langkah awal dalam proses ini adalah
menyiapkan garam netral yang mengandung univalen ion
missal AgNO3 (titik leleh 2080C),KNO3 (titik leleh 339
0C) ,
TiNO3 (titik leleh 2300C) . Kemudian kaca diletakkan di
garam yang sudah leleh selama beberapa saat supaya terjadi
pertukara ion Na+ ke permukaan kaca
[4].
Gbr 2 Proses Pertukaran (a) Ion Lelehan Garam dengan (b) Ion Kaca [7]
Na+(kaca) + Ag
+(lelehan) = Ag
+(kaca) + Na
+(lelehan)
Ion Ag+
akan tertukar dengan ion kaca sodalime pada suhu
2500C selama 2 jam dan ion K
+ akan tertukar pada suhu 370
0C
selama 4 jam. Setelah ion tertukar, maka kaca didinginkan dan
garam yang ada di kaca dihilangkan dengan air[7]
. Proses
kimia pertukaran ion adalah ���� + ��⟺ ���� + ��.
Dimana �� adalah matrik kaca padat, �� adalah golongan
alkali oksida (Na+, K
+, Li
+) dan �� adalah kation monovalen
(Ag+ ,K
+ ,Cs
+ , Li
+ , Tl
+ and Rb
+). Di dalam proses pertukaran
ion, terjadi proses difusi yang melibatkan kaca dan larutan
garam disekitarnya.
C. Prisma Coupling
Sedikit cahaya yang dipandu tersebar ke luar pandu
gelombang. Intensitas cahaya yang tersebar diasumsikan
proporsional terhadap intensitas cahaya yang dipandu. Oleh
karena itu distribusi intensitas didalam pandu gelombang
sepanjang arah perambatan dapat secara langsung ditentukan
melalui pengukuran intensitas cahaya yang tersebar[8]
.
Profil indeks bias efektif pandu gelombang,
ditentukan dengan persamaan :
� = �� ���� + ����(( ���)/��)� (1)
Sedangkan profil ketebalan pandu gelombang dihitung dengan
metode iWKB, yaitu :
� ���(�) − ���� = ����� ! (2)
Metode iWKB untuk menentukan profil ketebalan lapisan
pandu gelombang adalah : "# =
"��# + 32 &���
� −��'��(4) + 38
−∑ ��,-. �,-/0.
1-/02�1-2��34! 5&�3��� − �3�'�/� − (�3� − ��)�/�6)
(3)
Dimana :
789 =
:�; &�<� − �!�'
��/� (4)
III. METODE
Alur Penelitian yang dilakukan dalam penelitian tugas akhir
ini yang pertama adalah pembersihan kaca/substrat dari debu
dan kotoran dengan air murni dan etanol/alkohol, kemudian
substrat dipanaskan dengan suhu 100oC selama 15 menit di
dalam furnace. Setelah 15 menit, substrat dikeluarkan dan
dibiarkan pada suhu ruangan sampai berada pada suhu normal.
Sambil menunggu substrat mendingin, maka dilakukan
pelelehan AgNO3 + NaNO3 dengan fraksi mol 2:100 dan
1,6:100 di furnace dengan suhu di atas titih leleh. Masing-
masing substrat dengan suhu normal tersebut kemudian
direndam dalam lelehan garam dan dipanaskan pada suhu 320,
340, 344 dan 350 selama 10, 20, 30, 40, 50, dan 60 menit agar
terjadi pertukaran ion antara ion Na kaca dan ion Ag lelehan
garam.
Sample kemudian dikeluarkan dari lelehan garam dan
didinginkan secara cepat agar tidak terjadi pengkristalan ion
Ag. Sample yang telah dingin dibersihkan dengan air murni di
dalam ultrasonic cleaner agar tidak ada sisa garam yang
menempel di permukaan sample, lalu dicelupkan ke dalan
etanol atau alcohol untuk mempercepat proses pengeringan di
suhu ruangan.
Setelah fabrikasi selelsai dilakukan pada setiap sample,
maka dilakukan karakterisasi profil ketebalan dan indeks bias
tiap sample dengan metode prisma kopling. Setting rangkaian
peralatan untuk prisma kopling ditunjukkan pada Gbr 6.
Prisma dan pandu gelombang dijepit menggunakan clamp agar
terjadi pengkoplingan sinar laser yang melalui prisma input ke
dalam pandu gelombang dan keluar lagi ke prisma output.
Sinar laser yang digunakan adalah He-Ne 633 nm, indeks bias
prisma dan indeks bias substrat pandu gelombang yang
digunakan secara berurutan 1,7173 dan 1,51 dan sudut kaki
prisma A sebesar 450. Pengamatan moda pandu gelombang
yang muncul di layar dilakukan dengan memutar-mutar
goniometer sampai muncul pola terang di layar. Pola terang
tersebut yang dianggap merepresentasikan moda pandu
gelombang. Sudut sinar masuk sehingga menghasilkan pola
terang. Sudut tersebut mengacu pada sudut normal prisma
yang didapatkan dengan cara memutar goniometer sampai
sinar laser yang terpantul dari prisma kembali ke arah sinar
laser tersebut datang.
Sudut putar goniometer dimana titik paling terang di layar
muncul, dicatat untuk kemudian dilakukan perhitungan
distribusi indeks bias dan ketebalan pandu gelombang dengan
persamaan (1)-(4). Langkah terakhir adalah a
pembahasan.
IV. HASIL PENELITIAN
Proses fabrikasi pandu gelombang planar ini dilakukan
dengan metode pertukaran ion. Substrat yang digunakan
adalah kaca preparat CAT.NO.7101 dan medium pertukaran
ion/garam yang digunakan adalah AgNO3 dan NaNO
perbandingan fraksi mol (2:100 dan 1,6:100). Suhu fabrikasi
yang digunakan adalah 320, 340, 344 (oC) derajat dengan
waktu 10,20,30,40,50, 60 menit dan suhu 350
15,35 dan 55 menit.
Pembagian waktu dan suhu fabrikasi dilampirkan pada tabel
1. Hasil fabrikasi pandu gelombang planar dari metode
pertukaran ion ditunjukkan oleh gbr5.
TABEL I
WAKTU DAN SUHU FABRIKASI SETIAP SAMPEL PANDU
GELOMBANG
Sample Fraksi mol
(Ag#O3/#a#O3)
T
(oC)
1 2 / 100 320
2 2 / 100 320
3 2 / 100 320
4 2 / 100 320
5 2 / 100 320
6 2 / 100 320
7 2 / 100 340
8 2 / 100 340
9 2 / 100 340
10 2 / 100 340
11 2 / 100 340
12 2 / 100 340
13 2 / 100 344
14 2 / 100 344
15 2 / 100 344
16 2 / 100 344
17 2 / 100 344
18 2 / 100 344
25 1,6 / 100 350
26 1,6 / 100 350
(a)
(b)
Gbr 3. Kaca (a) sebelum difabrikasi (b) setelah difabrikasi (tampak depan)
Setelah difabrikasi substrat/kaca berubah warna dari
putih bening menjadi kekuningan. Hal ini disebabkan oleh
pengaruh ion Na dalam lelehan garam NaNO3+AgNO3.
Semakin lama dan tinggi suhu difusi, maka sample akan
terlihat lebih gelap yang juga menandakan bahwa semakin
tebal lapisan pandu gelombang.
yang didapatkan dengan cara memutar goniometer sampai
sinar laser yang terpantul dari prisma kembali ke arah sinar
Sudut putar goniometer dimana titik paling terang di layar
ncul, dicatat untuk kemudian dilakukan perhitungan
distribusi indeks bias dan ketebalan pandu gelombang dengan
(4). Langkah terakhir adalah analisa data dan
Proses fabrikasi pandu gelombang planar ini dilakukan
engan metode pertukaran ion. Substrat yang digunakan
CAT.NO.7101 dan medium pertukaran
dan NaNO3 dengan
perbandingan fraksi mol (2:100 dan 1,6:100). Suhu fabrikasi
C) derajat dengan
waktu 10,20,30,40,50, 60 menit dan suhu 350oC dengan waktu
Pembagian waktu dan suhu fabrikasi dilampirkan pada tabel
Hasil fabrikasi pandu gelombang planar dari metode
WAKTU DAN SUHU FABRIKASI SETIAP SAMPEL PANDU
t
(menit)
10
20
30
40
50
60
10
20
30
40
50
60
10
20
30
40
50
60
15
35
Kaca (a) sebelum difabrikasi (b) setelah difabrikasi (tampak depan)
Setelah difabrikasi substrat/kaca berubah warna dari
bening menjadi kekuningan. Hal ini disebabkan oleh
pengaruh ion Na dalam lelehan garam NaNO3+AgNO3.
u difusi, maka sample akan
terlihat lebih gelap yang juga menandakan bahwa semakin
Gbr 4. Rangkaian Peralatan untuk Pengamatan Moda (Metode Prisma
Kopling)
Untuk mengetahui karakteristik dari pandu
gelombang, baik ketebalan maupun indeks bias pandu
gelombang, maka digunakan metode prisma kopling. Metode
ini digunakan karena selain mudah, juga menghasilkan
karakterisasi yang akurat.
Sinar laser dikople ke dalam pand
melalui prisma input dengan sudut datang θ
daripada sudut kritis θc sehingga mengkibatkan
reflection (TIR).
Gbr 5 Moda Pandu Gelombang yang Muncul di
Sinar merambat pada moda yang tersebar dalam ar
yang berbeda (di dalam bidang film). Sejumlah sinar yang
menyebar kemudian dikopel keluar lagi oleh prisma dan
menghasilkan garis terang di layar. Garis moda terang hanya
akan muncul di layar ketika sinar dikopel ke dalam sebuah
moda pada film[15]
.
Gbr 6 Tingkat Kecerahan Pola Terang
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50
iIn
ten
sita
s
Nomor Pixel
3
. Rangkaian Peralatan untuk Pengamatan Moda (Metode Prisma
Untuk mengetahui karakteristik dari pandu
ebalan maupun indeks bias pandu
gelombang, maka digunakan metode prisma kopling. Metode
ini digunakan karena selain mudah, juga menghasilkan
Sinar laser dikople ke dalam pandu gelombang
melalui prisma input dengan sudut datang θi yang lebih besar
sehingga mengkibatkan total internal
Moda Pandu Gelombang yang Muncul di Layar
Sinar merambat pada moda yang tersebar dalam arah
yang berbeda (di dalam bidang film). Sejumlah sinar yang
menyebar kemudian dikopel keluar lagi oleh prisma dan
menghasilkan garis terang di layar. Garis moda terang hanya
akan muncul di layar ketika sinar dikopel ke dalam sebuah
Tingkat Kecerahan Pola Terang Gbr 8
60 70 80 90 100
Nomor Pixel
TABEL II.
MODA YANG MUNCUL PADA ENAM BUAH SAMPLE PANDU GELOMBANG KETIKA DILAKUKAN METODE PRISMA KOPLING
Sample 1 2 3 4
Mode
#umber θm θm θm θm
0 47 52 41.5 41.5
1 37.5 41.5 35 35
2 35 38 31.5 30
=>?@A 3 3 3 3
Karakterisasi pandu gelombang planar dengan metode
prisma kopling dihitung dengan persamaan (1)
ditarik grafik antara indeks bias efektif Nm terhadap ketebalan
efektif xm. Untuk mendapatkan xm dibutuhkan indeks bias
permukaan setiap sample, yang didapatkan dari interpolasi
grafik Nm terhadap nomor moda m.
Gbr 7 Grafik Karakteristik Indeks Bias Efektif Terhadap Nomo
Gelombang
untuk sample 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 yaitu pandu gelombang yang
difabrikasi dengan suhu 320oC dan waktu 10 menit, n
didapatkan dari grafik adalah 1.60035, 1.68955
1.6206, 1.60035 dan 1.60202. Sehingga dengan persamaan
(3) dan (4), ketebalan efektif tiap modanya dapat dihitung.
Profil ketebalan pandu gelombang beberapa sampel pandu
gelombang ditunjukkan tabel 3. TABEL III
PROFIL KETEBALAN PANDU GELOMBANG PLANAR
Sample mode θ sin θ Nm
1
-0.75 1.67567
0 47 0.731354 1.615836
1 37.5 0.608761 1.565917
2 35 0.573576 1.55016
2
-0.75 1.68955
0 52 0.788011 1.636133
1 41.5 0.66262 1.588823
2 38 0.615661 1.568935
3
-0.75 1.62885
0 41.5 0.66262 1.588823
1 35 0.573576 1.55016
2 31.5 0.522499 1.526207
-0.75 1.62060
MODA YANG MUNCUL PADA ENAM BUAH SAMPLE PANDU GELOMBANG KETIKA DILAKUKAN METODE PRISMA KOPLING
5 6
θm θm
39.5 42
34.5 36.5
30 29
3 3
Karakterisasi pandu gelombang planar dengan metode
prisma kopling dihitung dengan persamaan (1) - (4), kemudian
ra indeks bias efektif Nm terhadap ketebalan
dibutuhkan indeks bias
permukaan setiap sample, yang didapatkan dari interpolasi
Karakteristik Indeks Bias Efektif Terhadap Nomor Moda Pandu
yaitu pandu gelombang yang
C dan waktu 10 menit, ns yang
1.68955, 1.62885,
. Sehingga dengan persamaan
), ketebalan efektif tiap modanya dapat dihitung.
Profil ketebalan pandu gelombang beberapa sampel pandu
PROFIL KETEBALAN PANDU GELOMBANG PLANAR
Xm
1.67567 0
1.615836 0.80233035
1.565917 1.01548597
1.55016 1.21163427
1.68955 0
1.636133 0.84478284
1.588823 1.05232496
1.568935 1.27744901
1.62885 0
1.588823 0.992153217
1.55016 1.17152648
1.526207 1.42262726
1.62060 0
4
0 41.5 0.66262
1 35 0.573576
2 30 0.5
5
-0.75
0 39.5 0.636078
1 34.5 0.566406
2 30 0.5
6
-0.75
0 42 0.669131
1 36.5 0.594823
2 29 0.48481
25
-0.75
0 36.5 0.594823
1 35 0.573576
2 33.5 0.551937
3 31.5 0.522499
4 30 0.5
26
-0.75
0 35 0.573576
1 34 0.559193
2 32.5 0.5373
3 31.5 0.522499
4 30 0.5
5 29.5 0.492424
6 29 0.48481
(a)
(b)
1.50
1.52
1.54
1.56
1.58
1.60
1.62
1.64
0 0.25 0.5 0.75 1
Nm
Xm (μm)
1.51
1.52
1.53
1.54
1.55
1.56
1.57
1.58
1.59
1.6
1.61
0 0.25 0.5 0.75 1
Nm
Xm (μm)
4
1.588823 1.114952298
1.55016 1.29432556
1.515259 1.60619461
1.60035 0
1.577721 1.327738895
1.546874 1.48394944
1.515259 1.78208878
1.60202 0
1.59149 1.941690329
1.559749 2.10133751
1.507733 2.50879164
1.57468 0
1.559749 1.646074489
1.55016 1.72889957
1.540166 1.89506278
1.526207 2.19294595
1.515259 2.53980086
1.55631 0
1.55016 2.5763304
1.543543 2.64465639
1.533277 2.81356129
1.526207 3.02214164
1.515259 3.36955639
1.511519 3.61788283
1.507733 3.91772059
1 1.25 1.5 1.75Xm (μm)
sample 4
1.25 1.5 1.75 2
Xm (μm)
sample 5
(c) Gbr 8 (a) – (f) Karakteristik Indek Bias Efektif Sample
Ketebalan Efektif xm
Gbr 8 (a), (b) dan (c) menunjukkan bahwa semakin lama
waktu difusi, ketebalan lapisan pandu gelombang ak
semakin tebal dan secara teori, semakin tinggi waktu difusi,
ketebalan pandu gelombang juga akan bertambah.
(a) dan (b) menunjukkan profil indeks bias graded indeks.
Disebut graded indeks karena terjadi penurunan slope grafik
Nm terhadap xm . profil tersebut ditentukan dari moda TE.
Fluktuasi pada profil dan perubahan bentuk profil yang dekat
dengan permukaan substrat merupakan indikasi terjadinya
masalah pada saat difusi. Selama proses fabrikasi,
banyak kecacatan yang terbentuk dalam pandu gelombang
sehingga mengakibatkan bercak dan gelembung yang dapat
menurunkan struktur lapisan pada permukaan.
Gbr 8 (c) menunjukkan bahwa profil indeks bias pandu
gelombang untuk sample 6 mendekati profil step indeks yaitu
hampir datar pada nilai indeks bias 1,6 untuk ketebalan 0
μm.
Gbr 9 Karakteristik Indek Bias Efektif Sample 25 dan 26Efektif xm
Hasil karakterisasi pandu gelombang sample 25 dan 26 pada
gbr 12, dibandingkan dengan percobaan yang sama yaitu
menggunakan jenis pelarut AgNO3+NaNO3 (fraksi mol
1,6:100) pada suhu 3500C dan waktu 15 menit untuk sample
25 dan 35 menit untuk sample 26 [9]
.
1.5
1.52
1.54
1.56
1.58
1.6
1.62
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2
Nm
Xm (μm)
1.50
1.51
1.52
1.53
1.54
1.55
1.56
1.57
1.58
0 0.45 0.9 1.35 1.8 2.25 2.7 3.15
Nm
Xm
datar
Karakteristik Indek Bias Efektif Sample 1 – 6 Terhadap
menunjukkan bahwa semakin lama
waktu difusi, ketebalan lapisan pandu gelombang akan
semakin tebal dan secara teori, semakin tinggi waktu difusi,
ketebalan pandu gelombang juga akan bertambah. Gambar 8
menunjukkan profil indeks bias graded indeks.
Disebut graded indeks karena terjadi penurunan slope grafik
profil tersebut ditentukan dari moda TE.
Fluktuasi pada profil dan perubahan bentuk profil yang dekat
dengan permukaan substrat merupakan indikasi terjadinya
Selama proses fabrikasi, terjadi
pandu gelombang
sehingga mengakibatkan bercak dan gelembung yang dapat
menurunkan struktur lapisan pada permukaan.
) menunjukkan bahwa profil indeks bias pandu
gelombang untuk sample 6 mendekati profil step indeks yaitu
deks bias 1,6 untuk ketebalan 0 – 2
25 dan 26 Terhadap Ketebalan
Hasil karakterisasi pandu gelombang sample 25 dan 26 pada
gbr 12, dibandingkan dengan percobaan yang sama yaitu
menggunakan jenis pelarut AgNO3+NaNO3 (fraksi mol
C dan waktu 15 menit untuk sample
Gbr 10 Karakteristik Indek Bias Efektif Sample Ketebalan Efektif xm
Terlihat perbedaan ketebalan dan distribusi indeks bias
untuk suhu 3500C dan waktu fabrikasi 15 dan 35 menit. Hal
ini diakibatkan oleh substrat yang digunakan berbeda sehingga
mempengaruhi kecepatan difusi ion yang berbeda juga, selain
itu kondisi lingkungan fabrikasi yang juga berbeda. Namun
bentuk grafik atau profil grafik,
bahwa pandu gelombang yang dibuat adalah pandu gelombang
planar graded indeks.
Gbr 11 Hubungan Antara Waktu, Suhu Gelombang
Gbr 11 menunjukkan ketebalan lapisan pandu
gelombang planar dipengaruhi oleh suhu dan waktu difusi
yaitu akan bertambah sesuai dengan pertambahan suhu
dan juga akan bertambah sesuai dengan pertambahan
proses difusi (pertukaran ion).
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang telah didapatkan serta meninjau
kembali permasalahan, batasan dan tujuan penelitian, dapat
dirumuskan kesimpulan yang diperoleh dalam pelaksanaan
tugas akhir ini, yaitu: telah dibuat pandu gelombang planar
dengan metode pertukaran ion kaca/substrat Na
garam Ag+. 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
Perbandingan molar garam AgNO
digunakan adalah 100:1,6 dan 100:2. Suhu pemanasan dan
waktu pertukaran ion adalah 320, 340, 344 (
2.25 2.5 2.75
sample 6
3.15 3.6 4.05 4.5
sample 25
sample 26
5
Karakteristik Indek Bias Efektif Sample 25 dan 26 Terhadap
ketebalan dan distribusi indeks bias
C dan waktu fabrikasi 15 dan 35 menit. Hal
ini diakibatkan oleh substrat yang digunakan berbeda sehingga
mempengaruhi kecepatan difusi ion yang berbeda juga, selain
itu kondisi lingkungan fabrikasi yang juga berbeda. Namun
sama-sama menunjukkan
bahwa pandu gelombang yang dibuat adalah pandu gelombang
dan Ketebalan Lapisan Pandu
menunjukkan ketebalan lapisan pandu
gelombang planar dipengaruhi oleh suhu dan waktu difusi
yaitu akan bertambah sesuai dengan pertambahan suhu difusi
suai dengan pertambahan waktu
ESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang telah didapatkan serta meninjau
kembali permasalahan, batasan dan tujuan penelitian, dapat
diperoleh dalam pelaksanaan
elah dibuat pandu gelombang planar
dengan metode pertukaran ion kaca/substrat Na+ dengan ion
. Proses pembuatan pandu gelombang planar
dengan metode pertukaran ion adalah dengan pembersihan
strat, perendaman substrat ke dalam lelehan garam,
kemudian pendinginan substrat di udara terbuka
Perbandingan molar garam AgNO3 + NaNO3 yang
digunakan adalah 100:1,6 dan 100:2. Suhu pemanasan dan
waktu pertukaran ion adalah 320, 340, 344 (oC) untuk waktu
6
10-60 menit dan 350 untuk waktu 15,35 dan 55 menit. Hasil
karakterisasi pandu gelombang menunjukkan bahwa semakin
tinggi suhu pemanasan, maka ketebalan lapisan pandu
gelombang yang dihasilkan semakin tebal.
Semakin lama waktu pertukaran ion, juga akan
menghasilkan ketebalan lapisan pandu gelombang yang
semakin tebal. Perubahan indeks bias yang terjadi akibat
pertukaran ion Ag-Na pada larutan garam dan substrat adalah
kurang dari 0,09. Distribusi indeks bias pandu gelombang
akan semakin kecil dari permukaan menuju ke substrat. Pandu
gelombang planar yang dihasilkan merupakan pandu
gelombang planar graded indeks.
VI. DAFTAR PUSTAKA
[1] Berger, A. “Concentration and size depth profile of
colloidal silver particles in glass surfaces produced by
sodium-silver ion-exchange”. USA : University of
Central Florida, 1992.
[2] Sakida, Shinichi. “Optical properties of Er3+-doped
tungsten tellurite glass waveguides by Ag+–�a+ ion-
exchange”. Japan : Okayama University, 2007.
[3] Arthur, Colin. “Investigation and design of ion
exchange Planar Optical Waveguides”. BEng
Electronic & Electrical Engineering
[4] Snyder, W Allan. “Optical Waveguide Theory”.
Australia : Institute of Advance Studies, 1983.
[5] Gortych, Joseph E, at all. “Fabrication of Planar
Optical Waveguides by Kf-Ion Exchange in BK7 and
Pyrex Glass”. IEEE Journal Of Quantum Electronics,
Vol. Qe-22, No. 6. Juni.1986.
[6] Steward, G, et al. “Fabrication Of Ion Exchanged
Optical Waveguides From Dilute Silver �itrate Melts”.
IEEE Journal Of Quantum Electronics, Vol. Qe-14, No.
12. Desember.1978.
[7] Yanjun, Gao, et al. “Study of Ag-�a Ion-exchange
Process and Refractive Index Profiles of Glass
Waveguides”. Changchun : Jilin University.
[8] Zou, Jizuo. “Two-step K_–�a_ and Ag_–�a_ ion-
exchanged glass waveguides for C-band applications”.
Texas : The University of Texas at Austin. 2002