Diktat kuliah.pdf - Fisika Universitas Padjadjaran

Pada kondisi tertentu, suatu pulsa optik dapat merambat dalam mediumnonlinier dispersif tanpa adanya perubahan bentuk pulsa. Hal ini terjadi bila dispersikecepatan group dikompensasi sepenuhnya oleh efek self-phase modulation. Pulsatersebut dinamakan sebagai solitary waves. Soliton adalah bentuk solitary wavekhusus yang ortogonal, dimana bila kedua pulsa saling bertemu dalam suatu medium,profil intensitas pulsa tidak berubah sehingga masing-masing pulsa akan merambatsecara kontinu tanpa saling berinteraksi satu sama lain (independen). Variasi dispersikecepatan group dan self-phase modulation dapat dipahami dari intensitas pulsa I(z,t)dan frekuensi ω 0 yang merambat dalam arah-z pada medium nonlinier dengan indeksbias n = n 0 + n 2 I(z,t). Bila pulsa merambat dengan jarak ∆z, maka ia mengalamipergeseran fasa sebesar k 0 [n 0 + n 2 I(z,t)]∆z, sehingga fasa keseluruhan menjadi:ϕ () = ω t − k [n n I(z, t)](5.51)t 0 0 0 + 2dan frekuensi sudut diberikan oleh:( z, t)dϕdIω i = = ω0t− k0n2∆z(5.52)dtdtJika n 2 > 0, frekuensi dari bagian pulsa sebelah kanan (red half) akan meningkat(blue-shifted), karena dI/dt < 0, sedangkan bagian pulsa sebelah kiri (left half) akanberkurang (red-shifted) , karena dI/dt > 0. Dengan demikian bentuk pulsa menjadichirped-pulse (frekuensi pulsa berubah terhadap waktu). Jika mediumnya mempunyaidispesi anomali (koefisien dispersi positif), maka kecepatan group akan berkurangdengan pertambahan panjang gelombang. Akibatnya bagian pulsa blue-shiftedmerambat lebih cepat daripada pulsa red-shifted, sehingga akan terjadi kompresi(penyempitan) pulsa.Pada intensitas dan profil pulsa tertentu, efek self-phase modulation sebandingdengan dispersi kecepatan group, sehingga bentuk pulsa menjadi stabil dan menjalartanpa adanya pelebaran pula (soliton). Soliton dapat dianggap sebagai modus-modus(fungsi eigen) dari sistem medium nonlinier dispersif. Analisis matematik dari solitondidasarkan pada solusi persamaan-persamaan gelombang nonlinier, sehinggapembaca/mahasiswa memerlukan pemahaman tentang optik nonlinier yang cukup.Perbandingan antara perambatan pulsa Gauss dalam medium linier dan dispersip danperambatan soliton pada medium nonlinier ditunjukkan pada Gb. 5.18. Tampak bahwasoliton tidak mengalami pelebaran pulsa sepanjang arah perambatannya.100