Mengapa Kita Perlu Menguasai Ilmu Optik dan Fotonika?

Artikel ini termasuk dalam seri Ensiklopedia Fotonika.
Silahkan beri saran untuk penggunaan literatur tambahan di kolom komentar agar artikel ini menjadi lebih sempurna dan lebih banyak memberikan manfaat. Artikel ini adalah artikel berlanjut yang isinya akan terus bertambah secara berangsur-angsur

Pengajar: Nur Abdillah Siddiq
Rangkuman: Motivasi untuk belajar dan menguasai ilmu optik dan fotonika

Internet telah berkembang dengan sangat pesat dan merubah cara manusia dalam berkomunikasi, belajar, dan bekerja. Hal tersebut menjadi mungkin berkat sistem komunikasi optik yang menjadi kuncinya. Tidak hanya sistem komunikasi optik yang secara terus menerus meningkatkan performa dan kapasitasnya, tetapi aplikasi dari sistem berbasis optik telah menyebar lebih luas kedalam peralatan yang biasa digunakan dalam aktivitas sehari-hari. Diawal aplikasinya (tiga puluh lima tahun yang lalu), sistem komunikasi optik dipakai untuk komunikasi jarak jauh (point-to-point long distance links) [1]. Saat ini, jaringan fiber optik telah tersambung ke hampir seluruh rumah agar setiap orang dalam rumah tersebut bisa terhubung dengan internet dengan kecepatan tinggi dan menikmati TV kabel dengan berbagai channel dari seluruh dunia, sistem yang disebut dengan FTTH (Fiber To The Home). Tidak lama lagi, dimungkinkan bahwa pemrosesan sinyal di dalam peralatan komputer kita juga akan ditransmisikan dan dideteksi secara optik [2] yang disebut dengan komputer kuantum. Sebagaimana serat optik yang secara berangsur-angsur menggantikan kabel tembaga, maka akan menjadi suatu kebutuhan agar komponen pada peralatan dan jaringan elektronik digantikan dengan komponen optik yang setara seperti splitter, filter, router, dan switches.

Dalam pembahasan pentingnya bidang yang mempelajari cahaya, optik selalu disandingkan dengan fotonika. Lantas apa beda antara optik dan fotonika? Secara tradisional, optik adalah bidang yang mempelajari cahaya dalam kacamata mekanika klasik, cahaya dianggap merambat dalam garis lurus (optik geometri) atau sebagai gelombang yang mengalami interferensi dan difraksi (gelombang optik). Sedangkan fotonika adalah bidang yang mempelajari cahaya dalam kacamata mekanika kuantum yakni yang berkaitan dengan pemancara, transmisi, deteksi, modulasi, kontrol, dan amplifikasi dari cahaya [3]. Selain aplikasi pada sistem komunikasi, optik dan fotonika juga sangat penting dalam aplikasi di beberapa bidang yang dijelaskan sebagai berikut.

Membuat selubung tak terlihat

Peneliti di Universitas Rochester telah mengembangkan teknologi baru agar sesuatu menjadi tidak terlihat. Hal tersebut mungkin terinspirasi dari jubah tak terlihat milik Harry Potter. Aplikasi potensial dari teknologi ini diantaranya adalah agar dokter bedah dapat melihat apa yang dibedah dibalik tangannya, kemudian juga dapat dipakai oleh pengemudi untuk melihat titik buta disamping kendaraannya. Prinsip kerja dan cara pembuatan sistem selubung tak terlihat tersebut dijelaskan di sini.

Konfigurasi “selubung tak terlihat” yang dirancang oleh University Rochester. “Selubung tak terlihat” yang mirip seperti jubah tak terlihatnya Harry Potter menjadi salah satu topik yang sangat menarik dalam dunia optik. Foto oleh J. Adam Fenster / University of Rochester

2. Meningkatkan pemahaman mengenai transfer energi diantara sel-sel neuron dalam otak

Supaya ilmuan dapat membongkar misteri dari otak, mereka membutuhkan penelitian yang lebih mendalam dari yang telah dilakukan sebelumnya. Hal ini dapat dilakukan dengan cara melihat sel neuron otak secara tunggal (satu persatu) dan melihat aktivitas apa saja yang dilakukan oleh satu neuron tersebut. Kendala utamanya adalah bahwa otak memiliki kira-kira 100 miliar neuron dan 1 triliun sel pendukungnya [4], namun melalui multi-photon microscopy maka proses melihat satu neuron tersebut akan menjadi mungkin.Prinsip kerja dari multi-photon microscopy tersebut dijelaskan di sini.