Peneliti Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) mengembangkan teknologi pencacah frekuensi optik berbasis optical frequency comb atau sisiran frekuensi optik untuk menjawab tantangan tersebut.
Penelitian tersebut untuk menjawab tantangan teknologi komunikasi serat optik terus berkembang dengan kapasitas transmisi yang kini mencapai 100 Tbps, meningkat jauh dibandingkan awal 2000-an yang masih berada di kisaran 1 Gbps. Di balik perkembangan tersebut, terdapat tantangan pengukuran frekuensi cahaya laser yang mencapai ratusan terahertz.
Peneliti Ahli Utama Pusat Riset Fotonika BRIN, Bambang Widiyatmoko, menjelaskan komunikasi serat optik merupakan teknologi pengiriman data menggunakan sinyal cahaya melalui kabel berbahan serat kaca berukuran mikron.
Teknologi ini menjadi tulang punggung komunikasi modern karena mampu menghubungkan berbagai wilayah, bahkan melintasi benua dan negara melalui jaringan kabel bawah laut.
Dalam perkembangannya, kapasitas komunikasi serat optik meningkat pesat. Jika pada awal 2000-an kapasitasnya masih berada di kisaran 1 Gbps, pada era 2020-an telah mencapai 100 Tbps.
Peningkatan kapasitas tersebut dimungkinkan melalui teknologi multiplexing frequency, yakni teknik yang memungkinkan banyak kanal frekuensi dikirimkan secara bersamaan melalui satu inti serat optik.
Bambang mengibaratkan pemanfaatan serat optik seperti jalan tol yang memiliki lebar ratusan meter, tetapi hanya dilalui kendaraan dalam jumlah terbatas. Padahal, ruang yang tersedia masih sangat besar dan bisa dimanfaatkan untuk meningkatkan kapasitas pengiriman data.
Dengan teknologi komunikasi optik modern, satu inti serat dapat membawa ribuan kanal melalui pemanfaatan frekuensi laser yang berbeda. Namun, semakin tinggi frekuensi cahaya yang digunakan, semakin besar pula tantangan untuk melakukan pengukurannya secara presisi.
Bambang menjelaskan frekuensi laser dalam sistem komunikasi serat optik berada di sekitar 200 terahertz (THz), setara dengan 200 triliun getaran per detik. Sementara itu, alat ukur frekuensi elektronik yang tersedia hanya mampu mengukur hingga 40 gigahertz (GHz).
Kesenjangan kemampuan tersebut membuat pengukuran frekuensi laser secara langsung 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," tutur Bambang dalam orasi ilmiahnya pada Sidang Pengukuhan Profesor Riset di Gedung B.J. Habibie, Jakarta, Kamis (12/11/2026).
Selama ini, pengukuran frekuensi laser dapat dilakukan secara tidak langsung dengan mengukur panjang gelombang, kemudian mengonversinya menjadi frekuensi. Namun, Bambang mengembangkan pendekatan pengukuran langsung menggunakan pencacah frekuensi optik.
Cara Kerja Teknologi Pencacah Frekuensi Optik
Dalam pengembangannya, 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. 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 optical frequency comb. Teknologi ini menghasilkan deretan frekuensi laser yang memiliki jarak tetap dan teratur.
Bambang menjelaskan, satu laser masukan dapat menghasilkan ribuan komponen frekuensi baru dengan jarak antarfrekuesi yang konsisten.
Untuk membentuk 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*.
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.
Ketiga komponen tersebut kemudian diintegrasikan menjadi pencacah frekuensi optik. Teknologi ini memungkinkan frekuensi laser yang sebelumnya sulit diukur secara langsung dapat diketahui melalui sistem pengukuran berbasis sisiran frekuensi optik.
Tak Hanya untuk Komunikasi Internet
Pengembangan optical frequency comb tidak hanya berpotensi mendukung teknologi komunikasi serat optik. Teknologi ini juga memiliki sejumlah aplikasi lain di bidang optik.
Bambang menuturkan, keluaran pembangkit sisiran frekuensi optik memiliki dua karakteristik. Dari sisi spektrum, teknologi ini menghasilkan deretan frekuensi laser dengan jarak tetap. Sementara dari sisi waktu, keluarannya berbentuk rangkaian pulsa yang sangat singkat dalam orde femtodetik.
Kedua karakteristik tersebut dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan, antara lain spektroskopi presisi melalui teknik dual-comb spectroscopy, pembangkit gelombang terahertz, serta optical coherence tomography (OCT) yang digunakan dalam teknologi pencitraan.
Menurut Bambang, pengembangan teknologi ini menunjukkan pentingnya menghubungkan penelitian dasar dengan rekayasa agar hasil riset tidak berhenti sebagai publikasi ilmiah.
"Perjalanan dari gagasan teoretis hingga menjadi produk membutuhkan proses panjang dan konsistensi," ungkapnya.
Bambang yang telah menghasilkan 174 karya tulis ilmiah dan 66 kekayaan intelektual tersebut berharap kepakaran para peneliti dapat dikembangkan secara kolektif untuk mempercepat lahirnya produk teknologi berbasis ilmiah.