3.1 Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimental di laboratorium. Penelitian ini meliputi penumbuhan lapisan tipis pada kaca soda-lime dengan metode pertukaran ion K+ - Na+(ion exchange). Lapisan tipis yang terbentuk akan digunakan sebagai pandu gelombang. Selanjutnya lapisan tipis dikarakterisasi dengan cara menentukan indeks bias sebelum dan sesudah terdifusi dengan menggunakan refraktometer ABBE, menentukan transmitansi lapisan tipis menggunakan Ultra Violet-Visible Spectroscopy Double Beam Shimadzu 601 PC. Kemudian menentukan jumlah mode gelombang yang dapat dijalarkan pada lapisan tipis yang terbentuk dengan menggunakan metode prisma kopling.
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Optik dan sub Laboratorium Fisika UPT Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret mulai bulan September sampai Desember 2009.
3.3 Alat dan Bahan yang Digunakan 1. Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian adalah: a. Pemotong Kaca b. Timbangan c. Crusible d. Ultrasonic Cleaner e. Furnace f. Refraktometer ABBE
g. Ultra Violet-Visible Spectroscopy Double Beam Shimadzu 601 PC h. Set Alat Prisma Kopling yang terdiri dari:
1. Prisma BK dengan indeks bias 1,51509 2. Laser He-Ne dengan λ = 632,8 nm
3. Busur derajat dengan ketelitian 0,10
4. Penggaris berjarum sebagai penunjuk skala 5. Lensa
6. Polarisator 7. Layar
8. Meja sebagai dudukan alat i. Penggerus j. Pinset k. Gelas Beker l. Amplas m. Kawat n. Senter
Gambar alat secara lengkap dapat dilihat pada lampiran 1
2. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a. Kaca Soda-lime
b. Leburan 50 % mol dan 70 % mol KNO3 c. Monobronaftalin
d. Aquades e. Tissue
Gambar bahan secara lengkap dapat dilihat pada lampiran 2
3.4 Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1
Gambar 3.1. Diagram Alir Tahap-Tahap Penelitian Perubahan Indeks Bias
Transmitansi Jumlah mode
gelombang
Analisa
Pemotongan kaca soda-lime Membuat leburan 50 % mol dan 70 % mol KNO3
Memasukkan kaca ke dalam leburan 50 % mol dan 70 % mol KNO3
Pembersihan substrat dengan ultrasonic cleaner
Karakterisasi Penyiapan alat dan sampel
Detail tentang langkah-langkah penelitian di atas dapat dijelaskan pada keterangan dibawah ini:
1. Penyiapan alat dan bahan
Penyiapan alat dan bahan dilakukan dengan menyiapkan kaca soda-lime yang digunakan untuk tempat pendeposisian KNO3 dan NaNO3. Kaca ini dipotong-potong menjadi bagian yang kecil agar dapat dimasukkan ke dalam crusible tempat proses difusi. Kaca yang telah dipotong kemudian diberi tanda dengan cara menggosokkan dengan amplas pada tepi kaca sampai tergores sedikit sehingga dapat dibedakan antara sisi permukaan yang satu dengan permukaan yang lainnya. Selain daripada itu juga menyiapkan alat-alat seperti Ultrasonic Cleaner, Furnace, Refraktometer, Ultra Violet-Visible Spectroscopy Double Beam Shimadzu 601 PC, dan seperangkat alat Prisma Kopling.
2. Karakterisasi awal kaca soda-lime
Pada proses ini, karakterisasi awal berupa pengukuran indeks bias kaca dan transmitansi kaca soda-limesebelum dilakukan treatmentpertukaran ion K+-Na+. Indeks bias dapat diukur menggunakan Refraktometer ABBE. Untuk mengukur indeks bias diperlukan larutan monobromonaftalin. Larutan ini berfungsi untuk memperbesar nilai Numerical Aperthure (NA) sehingga pengamatan pada pengukuran menjadi lebih jelas. Transmitansi kaca diukur menggunakan Ultra Violet-Visible Spectroscopy Double Beam Shimadzu 601 PC. Karakterisasi awal bertujuan untuk membandingkan perubahan indeks bias dan transmitansi sebelum dan sesudah pertukaran ion (Maryanto, 2008).
3. Fabrikasi kaca dengan variasi waktu dan konsentrasi
Furnace dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu yaitu 3050 C. Setelah suhu furnace mencapai 3050 C, serbuk 50 % mol KNO3dimasukkan ke dalam furnace hingga melebur. Setelah serbuk 50 % mol KNO3 melebur kaca dimasukkan ke dalam larutan 50 % mol KNO3 dengan posisi mendatar. Proses pencelupan kaca ke dalam larutan ini dilakukan selama 25 menit, 100 menit, 225 menit, 400 menit, 625 menit dan 900 menit.
furnace Setelah proses selesai, kaca waveguide yang terbentuk didinginkan secara normal, tujuannya adalah agar kaca waveguide tidak retak atau pecah.
Langkah diatas juga digunakan untuk konsentrasi 70 % mol KNO3 yang menggunakan suhu 3350C. (Zou, 2002). Skema penelitian digambarkan pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Skema Alat pendifusian 4. Pembersihan kaca waveguide
Proses pertukaran ion menyebabkan sebagian permukaan kaca waveguide yang terbentuk masih kelihatan kotor sehingga perlu dibersihkan. Proses pembersihan kaca waveguide dilakukan dengan cara dicuci dengan Ultrasonic Cleaner menggunakan aquades. Tujuannya adalah untuk menghilangkan kotoran dan lemak yang menempel pada kaca. (Bahtiar, 2006)
5. Karakterisasi kaca waveguide
Setelah proses pendifusian selesai, kaca kemudian dikarakterstik untuk mengetahui perubahan sifat pada kaca tersebut. Indeks bias kaca soda-lime ditentukan dengan menggunakan Refraktometer ABBE (Gambar 3.3). Kaca diletakkan di dalam Refraktometer ABBE dengan terlebih dahulu diberi larutan monobromonaftalin agar tidak ada celah udara selain itu juga untuk menaikkan nilai NA pada kaca. Setelah itu tombol pada Refraktometer ABBE diatur hingga terlihat pola gelap terang kemudian batas antara gelap dan terang pada pola gelap terang yang terakhir dipaskan pada tanda silang, kemudian dilihat indeks biasnya pada skala yang ada pada Refraktometer ABBE. (Maryanto, 2008).
kaca
Leburan KNO3
dan NaNO3 crusible
Transmitansi diukur menggunakan Ultra Violet-Visible Spectroscopy Double Beam Shimadzu 601 PC (Bahtiar, 2006). Sedangkan jumlah mode pandu gelombang dengan menggunakan metode prisma kopling ( Gambar 3.4). 5 6 6 3 1 4 2
Lensa untuk melihat skala
Tempat kaca sampel
Lensa untuk melihat pola gelap terang
Tombol pemfokus
Gambar 3.3. Refraktometer ABBE
Tempat untuk lampu Tombol pengatur
skala
Keterangan :
1. Sinar Laser. 3. Lensa cembung. 5. Kaca substrat.
2. Polarisator. 4. Prisma. 6. Layar .
Dari gambar 3.4 dapat dijelaskan bahwa sumber cahaya berasal dari sinar laser He-Ne (
= 632,8 nm), dan lapisan tipis diletakkan tepat pada bagian dasar prisma dengan serapat mungkin. Pada saat sinar laser dipancarkan maka sinar akan mengenai lensa cembung. Lensa ini berfungsi untuk memfokuskan cahaya laser agar ketika jatuh pada prisma tidak menyebar. Setelah cahaya laser fokus, kemudian prisma diputar dengan posisi cahaya laser tetap. Cahaya laser yang keluar dari prisma dilewatkan pada lensa agar dapat terlihat jelas. Bila berkas cahaya laser berbentuk bulat maka cahaya belum terkopel (Gambar 3.5b). cahaya laser akan terkopel bila terdapat garis belahan(Gambar 3.5a). Informasi yang dapat diperoleh dari karakterisasi ini adalah bagaimana bentuk pola bright spot dan jumlah mode pandu gelombang (Ulrich, 1973).(3.5a) (3.5b)
Gambar 3.5 a Pola bentuk bright spotcahaya terkopel, b. Pola bentuk bright spotcahaya tidak terkopel.
.
6. Analisa dan kesimpulan
Dalam penelitian ini diperoleh data berupa data kuantitatif dan data kualitatif. Data kuantitatif dianalisa berdasarkan rumus-rumus yang bersesuain. Sedangkan data kualitatif diinterpretasikan seperlunya.
BAB IV