Efek-efek optik nonlinier

Dalam all-optical switching (optik-optik), switching dilakukan oleh cahaya sehingga cahaya mengontrol cahaya dengan bantuan bahan optik nonlinier. Efek-efek optik nonlinier bersifat langsung dan tidak langsung. Efek langsung terjadi pada tingkatan atom atau molekul akibat kehadiran cahaya yang merubah suseptibilitas atom atau laju absorpsi atom dari medium. Contoh dari efek langsung adalah : 1. Efek Kerr (indeks bias berubah terhadap intensitas cahaya) n(I) n n I = 0 ± 2 dimana n0 adalah indeks bias linier, n2 adalah indeks bias nonlinier dan I adalah intensitas cahaya. Tanda plus dan minus mengandung arti bahwa nilai n2 bisa positif atau negatif bergantung pada bahan dan panjang gelombang cahaya. 2. Saturable absorption (koefisien absorpsi berubah terhadap intensitas cahaya) (I) I α = α0 ± α2 dimana α0 adalah indeks bias linier, α2 adalah indeks bias nonlinier dan I adalah intensitas cahaya. Tanda plus dan minus mengandung arti bahwa nilai α2 bisa positif atau negatif bergantung pada bahan dan panjang gelombang cahaya.
Efek optik nonlinier tidak langsung meliputi suatu proses, dimana cahaya menimbulkan muatan listrik atau medan listrik yang memodifikasi sifat-sifat optik medium: (a). Material fotorefraktif : absorpsi cahaya yang tak seragam menimbulkan muatanmuatan berdifusi menjauhi daerah yang memiliki konsentrasi tinggi dan terjebak dimana-mana, sehingga membentuk medan listrik yang memodifikasi sifat-sifat optik medium. (b). Optically-addressed liquid crystal saptial light modulator : cahaya diserap oleh lapisan fotokonduktif dan menimbulkan muatan-muatan listrik (medan listrik) yang memodifikasi orientasi molekul sehingga indeks bias material berubah. Dengan demikian transmisi cahaya dikontrol dengan cahaya. Efek-efek optik nonlinier (langsung dan tidak langsung) dapat digunakan untuk membuat all-optical switching. (1). Material yang memiliki efek Kerr, digunakan untuk modulasi intensitas ditempatkan didalam salah satu lengan interferometer sehingga dapat mengontrol transmitansi interferometer (ON dan OFF).
(2). Retardasi, yaitu suatu divais dimana material nonlinier anisotropi diletakkan diantara dua polarisator. Contoh divais ini adalah fiber optik nonlinier dan anisotropi yang digunakan untuk all-optical switch (Gambar 6.11). Kontrol cahaya ke dalam fiber mengakibatkan kelambatan fasa (retardasi) sebesar π, sehingga polarisasi input berubah sebesar 900 . Dengan demikian ouptput berbeda polarisasinya dengan input sebesar 900 . Jika kontrol cahaya ditiadakan, maka didalam fiber tidak terjadi kelambatan fasa, sehingga output dan input sefasa. Filter digunakan untuk memfilter cahaya/sinyal yang berbeda panjang gelombang.
(3). Suatu array switching menggunakan Optically-addressed liquid crystal spatial light modulator seperti tampak pada Gb. 6.12 . Kontrol cahaya merubah medan listrik didalam lapisan material liquid crystal sehingga merubah reflektansi/transmitansi. Titik-titik dalam permukaan liquid crystals memiliki relektansi yang berbeda dan bertindak sebagai switching independen yang dikontrol dengan cahaya input. Divais ini dapat mengakomodasi switching yang besar namun kecepatannya rendah.
(4). Directional coupler : Indeks bias dapat dipilih sedemikian rupa sehingga input yang rendah dapat berpindah ke channel waveguide yang lain, sedangkan input yang tinggi dapat bertahan dalam channel waveguide yang sama. Indeks bias yang dapat diatur adalah material optik nonlinier (efek Kerr).