Abstract— Telah berhasil dibuat pandu gelombang planar dengan metode pertukaran ion kaca/substrat a+ dengan ion garam Ag+. Perbandingan molar garam AgO3 + aO3 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
P
erkembangan 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 IndustriAda 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 3390C) ,
TiNO3 (titik leleh 230 0
C) . 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 3700C 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) + 3 8 − ∑ ,-.,-/0. 1-/021-2 34! 5&3− 3' /− (3− ) /6) (3) Dimana : 78 9 = : ;& <− !' / (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 iI n te n si ta s Nomor Pixel
. 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
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 N m 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 N m Xm (μm) 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 1.75 Xm (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 9Karakteristik Indek Bias Efektif Sample 25 dan 26 Efektif 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 N m 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 N m 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
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
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
