BRIN Kembangkan Pencacah Frekuensi Optik untuk Ukur Laser Komunikasi 200 THz

Jakarta — Peneliti Ahli Utama Pusat Riset Fotonika Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), Bambang Widiyatmoko, memaparkan pengembangan pencacah frekuensi optik berbasis sisiran frekuensi optik atau optical frequency comb. Teknologi itu dirancang untuk mengukur frekuensi laser pada sistem komunikasi serat optik secara langsung dan presisi.

Paparan disampaikan dalam orasi ilmiah pada Sidang Pengukuhan Profesor Riset di Gedung B.J. Habibie, Jakarta, Kamis (12/11/2026). Bambang menekankan bahwa kemampuan jaringan serat optik tidak hanya ditentukan oleh kecepatan cahaya membawa data, tetapi juga oleh ketepatan pengukuran frekuensi laser yang digunakan.

Kapasitas serat optik melonjak, alat ukur tertinggal

Dalam keterangan BRIN, komunikasi serat optik mengirimkan data berupa sinyal cahaya melalui kabel serat kaca berukuran mikron, termasuk pada jaringan bawah laut yang menghubungkan wilayah lintas laut. Di Indonesia, penelitian di bidang ini dimulai sekitar 1985 dan memasuki implementasi jaringan pada awal 1990-an, salah satunya melalui infrastruktur Palapa Ring.

Pada awal penerapannya, satu inti serat hanya dipakai untuk satu panjang gelombang atau satu kanal. Padahal, kapasitas serat memungkinkan banyak kanal dikirim bersamaan. Bambang mengibaratkan kondisi itu seperti jalan tol yang sangat lebar, tetapi baru dilalui kendaraan dalam jumlah terbatas.

Teknik multiplexing frequency kemudian memungkinkan ribuan kanal ditransmisikan lewat satu inti serat. Dampaknya terlihat pada kapasitas transmisi: jika pada awal 2000-an masih berada di kisaran 1 gigabit per detik, pada era 2020-an kapasitasnya telah mencapai 100 terabit per detik.

Tantangannya, frekuensi laser dalam sistem komunikasi serat optik berada di sekitar 200 terahertz, atau 200 triliun getaran per detik. Sementara itu, alat ukur frekuensi elektronik yang tersedia hanya mampu mengukur hingga 40 gigahertz. “Ibarat mengukur jarak Jakarta-Surabaya menggunakan meteran sepanjang 30 sentimeter. Jarak yang hendak diukur sangat panjang, sedangkan alat ukurnya memiliki jangkauan yang terbatas,” ujar Bambang.

Tiga komponen pencacah frekuensi optik

Pengukuran frekuensi laser selama ini dapat dilakukan secara tidak langsung, yakni dengan mengukur panjang gelombang lalu mengonversinya menjadi frekuensi. Pendekatan yang dikembangkan dalam penelitian ini justru mengukur frekuensi secara langsung memakai pencacah frekuensi optik.

Sistem itu memanfaatkan tiga komponen utama: standar frekuensi optik, pembangkit sisiran frekuensi optik, dan sistem pembacaan frekuensi. Standar frekuensi optik menjadi acuan pengukuran. Bambang memakai frekuensi serapan gas asetilena untuk mengunci frekuensi laser, dan dari proses itu berhasil direalisasikan laser standar dengan frekuensi 194.369.569.384 kHz.

Komponen kedua adalah pembangkit sisiran frekuensi optik, yang menghasilkan deretan frekuensi laser dengan jarak tetap dan teratur. Satu laser masukan dapat menghasilkan ribuan komponen frekuensi baru. Salah satu tekniknya menempatkan modulator di dalam resonator optik sehingga terbentuk sideband ketika cahaya berulang kali melewati resonator.

Jangkauan pembangkitan frekuensi itu tetap terbatas. Karena itu, diperlukan teknik non-linear frequency conversion untuk memperluas jangkauan sisiran hingga mencapai ratusan terahertz. Ketiga komponen kemudian diintegrasikan menjadi pencacah frekuensi optik, sehingga frekuensi laser yang sebelumnya sulit diukur secara langsung dapat diketahui.

Dari riset dasar menuju aplikasi yang lebih luas

Bagi Bambang, sisiran frekuensi optik tidak berhenti sebagai alat ukur. Dari sisi spektrum, keluarannya berupa deretan frekuensi dengan jarak tetap. Dari sisi waktu, keluarannya berbentuk pulsa sangat singkat dalam orde femtodetik. Kedua karakteristik itu, menurutnya, dapat dipakai untuk spektroskopi presisi melalui dual-comb spectroscopy, pembangkit gelombang terahertz, dan optical coherence tomography.

Ia menilai penelitian dasar dan rekayasa tidak dapat dipisahkan. “Perjalanan dari gagasan teoretis hingga menjadi produk membutuhkan proses panjang dan konsistensi,” tegasnya. Peneliti yang telah menorehkan 174 karya tulis ilmiah dan 66 kekayaan intelektual ini juga menekankan bahwa hasil riset tidak seharusnya berhenti sebagai dokumen. Potensi kepakaran peneliti, ujarnya, perlu dikembangkan menjadi kepakaran kolektif agar lebih cepat melahirkan produk teknologi berbasis ilmiah.

Pengembangan pencacah frekuensi optik menempatkan pengukuran cahaya sebagai fondasi bagi jaringan komunikasi berkapasitas tinggi. Dengan frekuensi laser yang lebih terukur, peluang memanfaatkan banyak kanal dalam satu inti serat menjadi lebih terbuka, sejalan dengan kebutuhan internet yang terus meningkat.