PendahuluanPengolahan data dengan kecepatan tinggi merupakan esensi dari teknologikomputer dan telekomunikasi. Diperkirakan bahwa sepuluh tahun yang akandatang, kantor-kantor Telkom bagian switching akan mengoperasikan 104channel yang menghasilkan laju bit 1012bit/second. Saat ini,dengan elektronik switching dapat ditangani 1010bit/s. Artinya,diperlukan switching yang berkecepatan ratusan kali lebih besar daripadaelektronik switching.Untuk itu, alternatif satu-satunya yang saat ini memberi harapan adalahteknologi fotonik. Teknologi ini mengandalkan material yang memiliki sifatoptik nonlinier, yakni kebergantungan indeks bias material terhadap intensitascahaya. Sifat ini merupakan dasar bagi all-optical switching ataupun computing.Implementasi pengolahan sinyal dengan all-optical device hingga saat iniberlangsung agak lambat karena belum ditemukannya material-material yangdiperlukan bagi devais tersebut.

Konsep DevaisGambar 1. Devais Optik Non-linierOptik Nonlinier adalah ilmu pengetahuan modern terbaru yang berhubungandengan fenomena fisika yang terjadi akibat medan yang ditimbulkan olehlaser. Teknologi ini dinamakan teknologi fotonik sebagai pengganti teknologielektronik untuk memperoleh, menyimpan, menyiapkan, mengirim dan memprosesinformasi. Konsep komputer optik, proses sinyal optik dan image analisissedang dikembangkan dengan menggunakan proses optik nonlinier sebagai konversifrekuensi, modulasi cahaya, optical switching, optical logic, penyimpanmemori optik, dan optical limiter function.Untuk beberapa aplikasi second harmonic generation(SHG), image analisis,high density data storage, elektrooptik spatial light modulation dapatdirealisasikan dalam waktu dekat. Sedangkan untuk third harmonic generation(THG),all-optical switching, sangat berguna bagi optical informasi prosessingdan aplikasi dalam telekomunikasi di masa depan. Keuntungan terbesar dalammenggunakan all-optical proses adalah penguatan kecepatan yang mencapaisubpicosecond. Secara garis besar device optik non linier dapat dilihatdalam tabel di atas.Beberapa Aplikasi Optik Nonlinier Nonlinier order-2Material yang hanya memiliki sifat optik nonlinier order-2, bila materialtersebut disinari dengan cahaya dengan medan listrik E = Ecost. maka polarisasi yang terjadi pada material:P =(1)Ecost + (2)E2[cos 2t + 1] (1)Terlihat bahwa sebagai efek dari suseptibilitas order-2, polarisasimengandung bagian dc dan bagian berosilasi dengan frekuensi 2di samping bagian yang berfrekuensi. Bagianyang berosilasi dengan frekuensi 2akan menginduksikancahaya berfrekuensi sama. Ini yang disebut second harmonic generatin (SHG).Jika material dikenai sekaligus oleh medan listrik dc dan berosilasidengan :E = Edc+ Ecost (2)Maka suseptibilitas order-2 memberikan sumbangan terhadap suseptibilitaslinier yakni :(1)+(2)Edc(3)sehingga indek biasnya bergantung pada medan Edc. Hal iniyang disebut dengan efek elektrooptik atau Pockel yang memberi peluangterhadap prosesmodulasi cahaya.Prinsip modulasi dilukiskan dalamgambar 2 di bawah ini :Gambar 2Selanjutnya andaikan dua berkas cahaya masing-masing Escosst dan Epcospt denganp>s, menyinari material. Secara serentak, kedua medan itu akanmenimbulkan polarisasi yang berkaitan dengan order-2 yakni :(2)EpEscos (p-s) t (4)maka yang selanjutnya menginduksikan medan listrik di dalam material:EI(2)EpEscosIt (5)DimanaI=p-sSehingga mengakibatkan medan ini bersama medan Epcospt akan menginduksikan polarisasi(2)IpEscosst dengan Ipadalahintensitas cahaya Ep. Polarisasi ini selanjutnya menginduksikanmedan :Eo(2)IpEscosst (6)Jadi, cahaya Escosstakan dilewatkan melalui material dengan suatu faktor penguatan yang bergantungpada suseptibilitas order-2 material dan intensitas Ipdarimedan Epcospt. Halini dapat diperlihatkan dalam gambar 3Gambar 3 Nonlinier order-3Material yang memiliki suseptibilitas order-3 bila disinari cahayadengan medan Ecost, maka polarisasi sehubungan dengan suseptibilitas order-3 adalah :1/6(3)E3[3/4 cost + cos 3t] (7)Maka suku kedua dari polarisasi itu akan menginduksikan medan berfrekuensi3 kali. Peristiwa ini disebut third harmonic generatin(THG). Suku pertamabersifat linier, dan itu memberi sumbangan terhadap suseptibilitas linier:(1)+ 1/8(3)E2(8)Jika noadalah indeks bias sebelumnya, maka dalam keadaandilalui cahaya berintensitas I (E2) indeks itu bergeser menjadi :n = no+ n2I (9)dengan n2merupakan parameter yang bergantung pada(3)dari material. Indeks bias yang bergantung intensitas cahayatersebut merupakan dasar bagi rekayasa devais untukswitching.Dalamgambar di bawah ini diperlihatkan skema devaisnya.Gambar 4Sedangkan gambar 4b. memperlihatkan hubungan antara intensitas transmisidan intensitas masukan. Selanjutnya dengan menggunakn gabungan medan dcEdcdan medan Ecost, polarisasi yang berkaitan dengan nonlinier order-3 mengandung(3)EEdc2cost (10)Dengan demikian, suseptibilitas linier berubah menjadi :(1)+ (3)E2(11)sehingga indeks bias bergantung pada Edc2. Peristiwaini dikenal sebagaiefek elektrooptik kuadratikatauefekKerr.Disamping sebagai modulator, efek ini merupakan dasar bagioptical shutteratauswitchingdandirectional coupler.Seperti diperlihatkan dalam gambar 5 dibawah ini :Gambar 5Material Optik NonlinierMaterial-material optik nonlinier yang dipakai saat ini dalam fabrikasidevais-devais fotonik pasif dan aktif adalah kristal-kristal anorganikyang bersifat feroelektrik misalnya kristal Kalium Dideterium Pospat(KDP)untuk p