Optimasi Material Inti Waveguide Optik Berbasis Expanded Polystyrene (EPS) dan Unsaturated Polyester Resin (UPR)

Abstrak

Waveguide digunakan secara luas dalam sistem optik karena strukturnya yang kuat, ringan, dan mampu memandu cahaya dalam bentuk chip. Sebagai material inti waveguide, Unsaturated Polyester Resin (UPR) dan polystyrene (PS) telah banyak diteliti. Namun, UPR menghasilkan rugi daya yang relatif tinggi, yaitu sekitar 7,89 dB hingga 13,85 dB. Sementara itu, waveguide berbahan Expanded Polystyrene (EPS) memiliki rugi daya lebih rendah, namun proses fabrikasi yang lebih lama. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, telah dilakukan optimasi material inti waveguide dengan mengkombinasikan EPS dan UPR untuk menurunkan waktu fabrikasi dan rugi daya. Fabrikasi waveguide dilakukan dengan memahat polymethilmethaacrylate (PMMA) sebagai substrat dibagian tengah menggunakan mesin pahat computer numerical control (CNC) dengan ukuran melintang 1×1 mm2. Selanjutnya, bagian PMMA yang telah dipahat diisi dengan material inti. Pada kedua ujung lembar PMMA dipasangkan polymer optical fiber (POF) sebagai media untuk menghubungkan waveguide dengan sumber cahaya dan detektor. Sebagai selubung atas, digunakan PMMA yang tidak dipahat. Enam variasi konsentrasi EPS dan UPR telah digunakan. Karakterisasi dilakukan dengan cara melewatkan cahaya LED berwarna merah dengan panjang gelombang 660 nm ke dalam waveguide. Pengukuran tegangan keluaran pada waveguide dilakukan menggunakan detektor fotodioda yang disambungkan dengan multimeter. ada campuran EPS dan UPR terjadi pergeseran serta penurunan intensitas puncak, dengan munculnya puncak baru di sekitar 1700 cm⁻¹ (C=O) dan 1100–1300 cm⁻¹ (C–O), menandakan interaksi kimia antar material. Korelasi menunjukkan semakin tinggi konsentrasi UPR, waktu pengeringan semakin singkat (r = 0,9767) namun rugi daya meningkat (r = 0,969).