Detail Berita

Jakarta - Humas BRIN. Dalam 20 tahun terakhir, internet telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dari kehidupan masyarakat dunia, tak terkecuali di Indonesia. Pada awal penggunaannya, akses internet masih mengandalkan jaringan dial-up dengan kecepatan terbatas.

Memasuki tahun 2000-an, lonjakan penggunaan smartphone dan hadirnya jaringan 3G hingga 5G membawa perubahan besar. Di mana, internet bukan hanya untuk berkomunikasi, melainkan juga bekerja, berbisnis, berbelanja, hingga bermedia sosial. Internet menjadi kebutuhan primer setiap penduduk Indonesia.

Menurut data Asosiasi Penyelenggara Jasa Internet Indonesia (APJII), jumlah pengguna internet di Indonesia terus meningkat setiap tahunnya. Jika pada 2010 jumlah pengguna baru mencapai sekitar 42 juta, maka, pada 2025, jumlah tersebut telah melampaui 229 juta pengguna, atau sekitar 80,66 persen dari total penduduk Indonesia. 

Bahkan di 2027, diperkirakan lebih dari 90 persen penduduk perkotaan memerlukan akses internet berkecepatan sedang, sehingga menuntut adanya jaringan komunikasi yang andal yaitu berupa komunikasi 5G. Maka, solusi dari permasalahan ini adalah teknologi komunikasi serat optik.

Peneliti Ahli Utama Pusat Riset Fotonika, Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN), Bambang Widiyatmoko, menjelaskan, melalui kabel serat optik, data dikirimkan dalam bentuk sinyal cahaya untuk menghubungkan berbagai wilayah, hingga melintasi benua dan negara. Bahkan, jaringan bawah laut telah menghubungkan berbagai wilayah yang dipisahkan oleh lautan. 

“Komunikasi fiber (serat) optik adalah teknologi untuk mengirimkan data menggunakan cahaya melalui kabel yang terbuat dari serat kaca berukuran mikron,” jelas Bambang, dalam orasi ilmiahnya pada Sidang Pengukuhan Profesor Riset di Gedung B.J. Habibie, Jakarta, Kamis (12/11).

Di Indonesia, perkembangan penelitian komunikasi serat optik dimulai sekitar 1985, kemudian memasuki tahap implementasi jaringan pada awal 1990-an. Salah satu infrastruktur yang menghubungkan komunikasi antarpulau adalah jaringan Palapa Ring.

Namun, kemampuan jaringan ini tidak hanya ditentukan oleh seberapa cepat cahaya membawa informasi. Ada persoalan lain yang tidak kalah penting, yakni bagaimana mengukur frekuensi cahaya laser secara akurat.

Oleh karena itu, Bambang memaparkan pengembangan pencacah frekuensi optik berbasis sisiran frekuensi optik (optical frequency comb) sebagai bagian dari upaya memperkuat teknologi komunikasi serat optik modern.

Mengoptimalkan Kapasitas Serat Optik

Pada awal implementasinya, sistem komunikasi serat optik menggunakan satu inti serat untuk satu panjang gelombang atau satu kanal. Padahal, kapasitas serat optik memungkinkan pemanfaatan lebih banyak kanal secara bersamaan.

Bambang mengibaratkan kondisi tersebut seperti jalan tol yang memiliki lebar ratusan meter, tetapi hanya dilalui kendaraan dalam jumlah terbatas. Ruang yang tersedia masih sangat besar, tetapi belum dimanfaatkan secara optimal.

Dari persoalan itu, berkembang gagasan multiplexing frequency, yakni teknik untuk mengirimkan banyak kanal melalui satu inti serat optik. Teknologi komunikasi serat optik modern memanfaatkan frekuensi laser yang sangat tinggi, sehingga memungkinkan ribuan kanal ditransmisikan secara bersamaan.

Perkembangan tersebut berdampak pada peningkatan kapasitas transmisi. Jika pada awal 2000-an kapasitas komunikasi serat optik berada pada kisaran 1 gigabit per detik, pada era 2020-an kapasitasnya telah mencapai 100 terabit per detik.

Namun, pemanfaatan banyak kanal membutuhkan pengaturan dan pengukuran frekuensi yang presisi. Dalam sistem komunikasi serat optik, frekuensi laser berada di sekitar 200 terahertz atau setara dengan 200 triliun getaran per detik. Sementara itu, alat ukur frekuensi elektronik yang tersedia hanya mampu mengukur hingga 40 gigahertz.

Kesenjangan tersebut menjadi tantangan tersendiri. “Ibarat mengukur jarak Jakarta-Surabaya menggunakan meteran sepanjang 30 sentimeter. Jarak yang hendak diukur sangat panjang, sedangkan alat ukurnya memiliki jangkauan yang terbatas,” tuturnya.

Pengukuran frekuensi laser selama ini dapat dilakukan secara tidak langsung dengan mengukur panjang gelombang, kemudian mengonversinya menjadi frekuensi. Akan tetapi, pendekatan yang dikembangkan dalam penelitiannya adalah pengukuran langsung menggunakan pencacah frekuensi optik.

Sisiran Frekuensi sebagai Alat Ukur

Pengembangan pencacah frekuensi optik memanfaatkan tiga komponen utama, yaitu standar frekuensi optik, pembangkit sisiran frekuensi optik, dan sistem pembacaan frekuensi.

Standar frekuensi optik berfungsi sebagai acuan pengukuran. Dalam penelitiannya, Bambang menggunakan frekuensi serapan gas asetilena untuk mengunci frekuensi laser. Dari proses tersebut berhasil direalisasikan laser standar dengan frekuensi 194.369.569.384 kHz.

Komponen berikutnya adalah pembangkit sisiran frekuensi optik. Teknologi ini menghasilkan deretan frekuensi laser yang tersusun dengan jarak tetap. Bambang menjelaskan, satu laser masukan dapat menghasilkan ribuan laser baru dengan karakteristik yang sama dan jarak antarlaser yang teratur.

Untuk menghasilkan sisiran frekuensi tersebut, salah satu teknik yang digunakan adalah menempatkan modulator di dalam resonator optik. Ketika cahaya berulang kali melewati resonator, terbentuk komponen frekuensi tambahan atau sideband. Proses tersebut dapat menghasilkan deretan frekuensi yang semakin banyak.

Meski demikian, pembangkitan frekuensi memiliki keterbatasan jangkauan. “Karena itu, diperlukan teknik non-linear frequency conversion untuk memperluas jangkauan sisiran frekuensi optik hingga mencapai ratusan terahertz,” terangnya.

Ketiga komponen tersebut kemudian diintegrasikan menjadi pencacah frekuensi optik. Pengembangan ini memungkinkan frekuensi laser yang sebelumnya sulit diukur secara langsung dapat diketahui melalui sistem pengukuran berbasis sisiran frekuensi optik.

Dari Riset Dasar Menuju Produk

Bagi Bambang, pengembangan sisiran frekuensi optik tidak berhenti pada upaya merealisasikan alat ukur. Teknologi tersebut juga memiliki karakteristik yang memungkinkan pengembangan berbagai aplikasi baru di bidang optik.

Dari sisi spektrum, keluaran pembangkit sisiran frekuensi optik berupa deretan frekuensi laser dengan jarak yang tetap. Sementara dari sisi waktu, keluarannya berbentuk rangkaian pulsa yang sangat singkat, dalam orde femtodetik.

“Kedua karakteristik tersebut dapat dimanfaatkan dalam berbagai teknologi, antara lain spektroskopi presisi melalui teknik dual-comb spectroscopy, pembangkit gelombang terahertz, dan optical coherence tomography,” beber peraih Habibie Award Bidang Rekayasa pada 2008 ini.

Pengembangan teknologi tersebut, menurut Bambang, menunjukkan bahwa penelitian dasar dan rekayasa memiliki keterkaitan yang 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 menilai, hasil penelitian tidak seharusnya berhenti sebagai dokumen ilmiah. “Potensi kepakaran yang dimiliki para peneliti perlu dikembangkan menjadi kepakaran kolektif agar mampu mempercepat lahirnya produk teknologi berbasis ilmiah,” ucapnya.

Pengembangan pencacah frekuensi optik menjadi salah satu gambaran bagaimana penelitian dasar dapat diwujudkan melalui rekayasa. Dari upaya memahami dan mengukur frekuensi cahaya, terbuka peluang untuk mengembangkan teknologi optik yang lebih luas, sekaligus mendukung kemajuan sistem komunikasi serat optik modern. (tnt)