Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) mengembangkan pencacah frekuensi optik berbasis optical frequency comb atau sisiran frekuensi optik. Teknologi tersebut dirancang untuk mengukur frekuensi cahaya laser secara langsung, seiring kapasitas transmisi komunikasi serat optik yang kini dapat mencapai 100 Tbps.
Peneliti Ahli Utama Pusat Riset Fotonika BRIN Bambang Widiyatmoko menjelaskan, pengembangan tersebut menjawab tantangan pengukuran laser pada sistem komunikasi optik. Frekuensi laser yang digunakan berada di kisaran ratusan terahertz, jauh melampaui kemampuan alat ukur frekuensi elektronik biasa.
Tantangan mengukur laser berfrekuensi tinggi
Menurut Bambang, komunikasi serat optik mengirimkan data melalui sinyal cahaya yang dialirkan di kabel dengan serat kaca berukuran mikron. Teknologi ini menjadi bagian penting dari jaringan komunikasi modern, termasuk untuk menghubungkan wilayah maupun negara melalui kabel bawah laut.
Kapasitas sistem tersebut meningkat tajam. Pada awal 2000-an, kemampuan transmisi masih sekitar 1 Gbps, sedangkan pada dekade 2020-an kapasitasnya telah mencapai 100 Tbps. Kenaikan itu didukung teknik frequency multiplexing, yang memungkinkan banyak kanal frekuensi dikirimkan bersamaan dalam satu inti serat optik.
Bambang mengibaratkan kapasitas serat optik seperti jalan tol yang sangat lebar, tetapi belum seluruh ruangnya dipakai kendaraan. Dengan komunikasi optik modern, satu inti serat dapat memuat ribuan kanal data yang memakai frekuensi laser berbeda.
Namun, peningkatan jumlah kanal turut memunculkan persoalan pengukuran. Frekuensi laser pada komunikasi serat optik sekitar 200 terahertz atau 200 triliun getaran per detik. Sebaliknya, perangkat pengukur frekuensi elektronik yang tersedia hanya dapat menjangkau 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,” tutur Bambang dalam orasi ilmiah pada Sidang Pengukuhan Profesor Riset di Gedung B.J. Habibie, Jakarta, Kamis (12/11/2026).
Selama ini, frekuensi laser dapat diperoleh secara tidak langsung dengan mengukur panjang gelombangnya terlebih dahulu, lalu mengonversikannya ke frekuensi. BRIN mengembangkan metode pengukuran langsung melalui pencacah frekuensi optik.
Tiga komponen pencacah frekuensi optik
Sistem yang dikembangkan terdiri atas standar frekuensi optik, pembangkit sisiran frekuensi optik, dan sistem pembacaan frekuensi. Standar optik menjadi rujukan pengukuran dengan memanfaatkan frekuensi serapan gas asetilena untuk mengunci laser.
Dari proses itu, Bambang dan tim merealisasikan laser standar pada frekuensi 194.369.569.384 kHz. Selanjutnya, pembangkit optical frequency comb menghasilkan deretan frekuensi laser yang berjarak tetap dan teratur.
Satu laser masukan dapat membentuk ribuan komponen frekuensi baru dengan selang frekuensi yang konsisten. Salah satu cara membentuk sisiran tersebut adalah memasang modulator di dalam resonator optik. Ketika cahaya berulang kali melewati resonator, muncul komponen frekuensi tambahan atau sideband.
Jangkauan frekuensi yang dibangkitkan tetap memiliki batas. Karena itu, peneliti menggunakan teknik non-linear frequency conversion untuk memperluas cakupan sisiran frekuensi hingga ratusan terahertz. Integrasi ketiga komponen itu membuat frekuensi laser yang sebelumnya sulit diukur dapat diketahui melalui sistem berbasis sisiran frekuensi optik.
Potensi untuk pencitraan dan spektroskopi
Penggunaan optical frequency comb tidak terbatas pada komunikasi internet. Bambang menjelaskan teknologi ini menghasilkan dua karakteristik keluaran, yakni deretan frekuensi laser berjarak tetap pada sisi spektrum serta pulsa sangat singkat dalam orde femtodetik pada sisi waktu.
Karakteristik tersebut dapat diterapkan pada spektroskopi presisi dengan metode dual-comb spectroscopy, pembangkit gelombang terahertz, serta optical coherence tomography atau OCT untuk teknologi pencitraan.
Bambang, yang telah menghasilkan 174 karya tulis ilmiah dan 66 kekayaan intelektual, menilai riset dasar perlu dihubungkan dengan rekayasa agar dapat berkembang menjadi produk. Ia berharap kepakaran peneliti dapat dihimpun secara kolektif guna mempercepat lahirnya produk teknologi berbasis ilmiah.