TLDR
Chip optik dapat meningkatkan efisiensi komunikasi dan mengurangi konsumsi energi. Pendidikan dan riset dalam teknologi fotonik penting untuk memajukan inovasi di Indonesia. Generasi muda memiliki peluang karier yang baik di sektor teknologi yang berkembang pesat. Pomodo.id - Peneliti dari California Institute of Technology (Caltech) telah mengembangkan perangkat yang mampu mengubah arah berkas cahaya hanya dalam waktu 74 femtodetik, atau 74 per kuadriliun detik. Ini kira-kira setara dengan waktu yang dibutuhkan cahaya untuk menempuh lebar sehelai rambut manusia. Riset ini dipimpin Claudio U. Hail di laboratorium Profesor Harry Atwater dan dilaporkan dalam jurnal Nature Nanotechnology, diumumkan Caltech pada 18 September 2026.Riset ini menjawab hambatan pada teknologi pengendalian arah cahaya saat ini, seperti panel kristal cair pada proyektor dan chip optik dalam sistem telekomunikasi. Teknologi konvensional bergantung pada perubahan sifat elektronik material: elektron harus didorong ke tingkat energi lebih tinggi lalu kembali turun. Proses relaksasi itu memakan waktu, sehingga kecepatan modulasi cahaya mentok di skala nanodetik hingga pikodetik.Tim Caltech menghilangkan kebutuhan sinyal listrik sama sekali. Mereka memakai dua berkas cahaya: berkas "pump" yang kuat dan berpola khusus untuk mengubah sementara perilaku optik material, serta berkas "probe" yang lebih lemah yang arahnya kemudian mengikuti pola tersebut. Mekanismenya memanfaatkan efek Kerr optik, yaitu perubahan sangat kecil pada indeks bias material yang berasal dari pergerakan elektron di dalam orbitalnya sendiri, bukan dari lompatan ke keadaan tereksitasi berumur panjang. Karena itu efeknya muncul dan lenyap nyaris secepat pulsa cahaya itu sendiri.Persoalannya, efek Kerr optik terlalu lemah untuk membelokkan cahaya sebanyak yang berguna di perangkat nyata. Solusinya: metapermukaan dari lapisan tipis silikon amorf yang dipenuhi pilar-pilar nano, masing-masing lebih kecil dari panjang gelombang cahaya pump. Dengan mengatur ukuran dan jarak antarpilar secara cermat, cahaya tertahan dan bersirkulasi lebih lama di dalam metapermukaan alih-alih langsung menembus. Waktu interaksi tambahan inilah yang memperkuat perubahan indeks bias silikon sampai cukup kuat membelokkan berkas probe.Hasilnya, cahaya berhasil dibelokkan hingga sudut 13 derajat dalam waktu 74 femtodetik. Batas kecepatan saat ini ditentukan oleh durasi pulsa laser pump yang juga 74 femtodetik, bukan oleh sifat intrinsik metamaterialnya. Artinya, dengan pengembangan lanjutan, kecepatannya masih bisa ditingkatkan hingga masuk rentang waktu yang relevan bagi konsep fotonik mutakhir seperti kristal waktu dan material optik sintetis yang berubah terhadap waktu.Perlu dicatat, teknologi ini masih berada di tahap riset laboratorium. Sistemnya bergantung pada laser pulsa ultracepat berdaya tinggi yang belum praktis untuk perangkat sehari-hari, dan sudut belok 13 derajat masih terbatas untuk sebagian aplikasi. Jalan menuju perangkat komersial masih panjang.
Metapermukaan adalah lapisan tipis material yang dirancang khusus pada skala nano untuk mengubah karakteristik cahaya yang melewatinya. Dalam penelitian ini, tim Caltech memakai metapermukaan silikon amorf berpilar nano untuk memperkuat interaksi antara cahaya dan material.
Implikasinya luas bagi komunikasi fotonik yang lebih cepat, komputasi optik, dan sensor berpresisi tinggi. Bagi anak muda Indonesia yang menyiapkan karier di bidang teknologi, fotonik, yaitu penggunaan cahaya untuk memproses dan mengirim informasi, adalah bidang yang layak diperhatikan seiring berkembangnya industri ini secara global. Riset ini didanai Air Force Office of Scientific Research, Swiss National Science Foundation, program beasiswa Fulbright, dan Breakthrough Foundation.
