• Tidak ada hasil yang ditemukan

DEGRADASI SINYAL PD FIBER OPTIK

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "DEGRADASI SINYAL PD FIBER OPTIK"

Copied!
38
0
0

Teks penuh

(1)

DEGRADASI SINYAL

PD FIBER OPTIK

(2)

Degradasi sinyal :

• Degradasi sinyal dlm fiber :

– Redaman

– Dispersi

• Redaman diklasifikasikan :

– Absorpsi

– Hamburan Raleigh

– Efek geometri

(3)

Absorpsi

• Rugi-rugi absorpsi :

– Kerusakan atom

– Intrisik

– Ekstrinsik

• Kerusakan atom

– Ketidak sempurnaan struktur atom spt kehilangan

molekul, cluster kerapatan tinggi grup atom, atau

kerusakan oksigen dlm struktur gelas.

– Umumnya rugi-rugi ini dpt diabaikan dibandingkan

dgn karena intrinsik dan ekstrinsik.

– Rugi-rugi ini signifikan jika terjadi radiasi nuklir yg

tinggi, misalnya di reaktor nuklir saat terjadi ledakan

nuklir.

(4)

• Intrinsik :

– Sifat alamiah gelas menyerap cahaya

– Sangat kuat pd daerah ultra violet

tdk

berpengaruh pd siskom optik

– Pd daerah inframerah terjadi puncak pd 7 μm

dan 12 μm.

– Energi panas

atom-atom bergerak

SiO

berkontraksi & meregang/vibrasi

(5)

0 /E E uv

Ce

Hukum Urbach :

C dan EO : konstanta empiris E : energi photon

x : bagian molekul GeO2

2 4,63

10

60

6

,

46

2

,

154

e

x

x

uv

dB/Km Absorpsi daerah UV : Absorpsi daerah IR :

11 48,48

10

81

,

7

e

IR

(6)

• Ekstrinsik

– Ketidak murnian sumber utama rugi-rugi fiber.

– Jenis : ion transition metal dan ion OH

– Fe, Cu, V, Co, Ni, Mn, Cr menyerap secara kuat pd

daerah yg dinginkan

– Ketidak lengkapan pengisian sel elektron dalam,

penyerapan cahaya mengakibatkan elektron bergerak

dr level energi rendah ke level lebih tinggi.

– Redaman OH paling signifikan pd 1,37 μm, 1,23 μm,

0,95 μm

(7)

Karakteristik redaman fiber silika diberikan doping GeO2

(8)
(9)

Hamburan Rayleigh

• Terjadi krn gel bergerak mel media yg terdapat

benda hambur yg < 1 λ

• Saat pabrikasi gelas cair panas molekul bebas

bergerak

• Pd saat cairan dingin gerakan berkurang

• Pd saat padat mol acak membeku

variasi

kepadatan

variasi indeks bias setempat

hamburan.

(10)

Glory : gejala optik dihasilkan oleh backscattering ke sumber oleh asap/kabut/butir air berukuran seragam.

(11)

• Penyebab hamburan lain :

– Bahan fiber terdiri dr lebih dr satu oksida

fluktuasi

konsentrasi oksida penyusun

– Ketidak homogenan bahan yg dicampurkan dlm gelas

selama pabrikasi

antar muka inti-kulit kasar, benda

hambur > λ optik

dpt dikendalikan pd saat

pabrikasi.

(12)

Redaman krn hamburan sebanding dng λ-4.

Gelas komponen tunggal :

T f B scat T f B scat

T

k

p

n

T

k

n

2 8 4 3 2 2 4 3

3

8

1

3

8

kB : Konstanta Boltzman = 1,380 x 10-23 J/OK

βT : Isothermal compressibility bahan Tf : Suhu fictive/lebur

p : koefisien photoelastic atau

Neper/Km

(13)

Utk gelas multi komponen :

 

 

 

 









m i i i

C

C

n

n

n

V

n

1 2 2 2 2 2 2 2 2 4 3

3

8



δρ : fluktuasi kepadatan

δCi : fluktuasi konsentrasi komponen gelas Neper/Km

Nilai fluktuasi komposisi dan kepadatan umumnya tidak diketahui dan ditetapkan dr data hamburan percobaan

(14)

 Redaman pd fiber GI-MM tertentu

(15)

Efek Geometri

• Bengkokan/lengkungan

redaman :

– Makroskopi

berukuran besar dibanding diameter fiber

Misalnya fiber dibelokan pojok

– Mikroskopi

fluktuasi jari-jari ukurankecil berulang

berukuran kecil dibanding diameter fiber

Terjadi secara random

(16)
(17)

Mode fundamental dlm fiber lengkung

Jari-jari kritis single mode :

3 2 / 3 2 2 2 1

996

,

0

748

,

2

20





C C

n

n

R

2

3/2 2 2 1 1

4

3

n

n

n

R

C

(18)

Gloge : jumlah modus effektif









  2 1 3 / 2 2

2

2

3

2

2

2

1

ka

n

M

kR

n

R

a

M

M

eff

: Jml total mode dlm fiber lurus

(19)

Microbending : fluktuasi jari-jari ukurankecil berulang dr lengkungan sumbu fiber

(20)

Compressible jacket mengurangi microbending krn tekanan dr luar

(21)

Loss Inti dan Kulit

P P P P P P P P P P clad vm core clad clad core vm 1 2 1 2 1 1              

Inti dan kulit terbuat dr bahan yang berbeda

komposisinya memiliki kofisien redaman berbeda 1 utk inti dan α2 utk kulit).

Jika pengaruh kopling moda diabaikan, loss SI fiber mode (v,m) :

karena

maka

Loss total dr fiber diperoleh dr penjumlahan semua moda dr tiap bagian daya setiap moda

Pd fiber GI, koef redaman pd jarak r dr sumbu

2 1

2 2 2 2 1

)

0

(

)

(

)

0

(

)

(

n

n

r

n

n

r

(22)

Dispersi

• Group velocity : kecepatan energi suatu modus

tertentu bergerak sepanjang fiber.

• Perbedaan kec grup mengakibatkan perbedaan

waktu tiba energi di tujuan shg mengakibatkan

terjadinya pelebaran pulsa.

• Gejala yg mengakibatkan terjadinya pelebaran

pulsa disebut dispersi.

• Jenis dispersi :

– Intramodal

Material

waveguide

(23)

Group delay

Time delay atau Group delay per satuan panjang :

/

2

2

1

1

1 2

k

dk

d

c

V

d

d

c

dk

d

c

V

L

g g g

: kec energi dlm pulsa yg merambat sepanjang fiber Dimana :

L : jarak yg dicapai oleh pulsa

(24)





d

d

g





2 2 2

2

2

 

d

d

d

d

c

L

d

d

g g

Selisih Total delay sepanjang fiber L :

Pelebaran pulsa dpt didekati dgn lebar pulsa rms :

Dispersi :

d

d

L

D

1

g

Satuan dispersi : picosecond per kilometer per nanometer

(25)

Dispersi material

Dikenal juga sbg dispersi kromatis atau spektral.

Terjadi karena variasi indeks bias bahan inti yg merupakan

fungsi panjang gelombang, serupa dng efek prisma

menguraikan spektrum, akibatnya terjadi kec grup berbeda

setiap moda yg tergantung pd panjang gelombang,

selanjutnya mengakibatkan terjadinya pelebaran pulsa .

 

 

d

dn

n

c

L

n

d

d

c

dk

d

c

L

mat g

2

2

1

2 Karena dan Maka :

(26)

Pelebaran pulsa dr suatu sumber yg memiliki lebar spektral σλ karena dispersi material :

 

 

22 2 2

1

d

n

d

c

D

L

D

d

n

d

c

L

d

d

mat mat mat mat

: Dispersi material

(27)
(28)

Dispersi material silika murni dan GeO2-SiO2 sbg fungsi panjang gelombang

(29)

Dispersi pandu gelombang

• Terjadi karena tidak semua cahaya yang

diterima detektor melalui inti, tetapi sebagian

cahaya merambat melalui kulit.

• Besarnya dispersi pandu gelombang tergantung

pada rancangan fiber, karena konstanta

propagasi

β merupakan fungsi 1/λ.

• Utk penyederhanaan dlm perhitungan

diasumsikan bhw indeks bias material tidak

tergantung pada panjang gelombang.

(30)

Konstanta propagasi normalisasi :

1

/

/

2 2 1 2 2 2 2 1 2 2 2

b

k

n

n

n

n

k

b

n

n

n

k

b

Utk ∆ <<< atau

Group delay krn dispersi pandu gelombang :

 

 









dV

Vb

d

n

n

c

L

kan

n

n

ka

V

dk

kb

d

n

n

c

L

dk

d

c

L

wg wg 2 2 2 2 2 2 1 2 2

2

maka Utk ∆ <<

(31)

 

 

 

    wg wg wg wg wg wg

D

dV

Vb

d

V

c

L

n

dV

d

V

LD

d

d

2 2 2

Pelebaran pulsa karena dispersi pandu gelombang :

: Dispersi pandu gelombang

:

:

2 2 mod wg m wg m i

Pelebaran pulsa karena dispersi intramodus :

Pelebaran pulsa krn dispersi material

(32)
(33)
(34)

Distorsi sinyal pd fiber SM

Dispersi pandu gelombang dan dispersi material pd SM memiliki nilai dlm orde yg hampir sama.

(35)

Dispersi antar modus

Merupakan hasil dr perbedaan nilai group delay (kec

group axial) dr setiap modus individual pd satu frekuensi.

L

T

max

T

min

c

L

n

T

T

si

 max min 1 mod

Pelebaran pulsa krn dispersi antar modus :

(36)

Pelebaran Pulsa pd Fiber GI

Keuntungan profil indeks bias gradual adalah menawarkan

propagasi MM pd inti yg relatif besar dan kemungkinan

distorsi delay antar modus yg rendah.

Karena indeks bias dibagian luar inti lebih rendah dr pd di

pusat inti maka cahaya akan merambat lebih cepat di bagian

luar inti dr pd di pusat inti. V = c/n

Pelebaran pulsa krn dispersi antar modus (untuk α = 2) :

si gi gi

c

L

n

  

mod mod 2 1 mod

8

8

atau

(37)

:

:

mod mod 2 mod 2 mod a i a i

Pelebaran pulsa pd fiber MM :

Pelebaran pulsa krn dispersi intramodus

(38)

CONTOH

Diketahui :

Serat optik Multimode Step index, n

1

= 1,48,

n

2

= 1,475, L = 75 Km, D

mat

= 60 ps/Km-nm,

D

wg

= 1 ps/Km-nm

Sumber optik , σ

λ

= 50 nm

Hitung : σ

mat

= ?, σ

wg

= ?, σ

imod

= ?, σ

amod

= ?,

Gambar

Grafik  d(Vb)/dV  sbg fungsi V fiber SI utk berbagai LP moda

Referensi

Dokumen terkait

Untuk meningkatkan kualitas hasil litbang, maka pada tahun 2021 BBPK mengajukan kegiatan penelitian yang sesuai dengan program prioritas nasional, yaitu litbangyasa di

Penelitian Tami (2013) menyatakan bahwa buah nanas mengandung enzim bromelin, yaitu enzim protease yang dapat menghidrolisa protein, protease atau

B-S Pambuka: Sederengipun monggo kita aturaken raos puji syukur kita dumateng Allah SWT, ingkang sampun paring rahmat lan karunianipun dumateng kita sedaya!. Saengga kita

Tingkatan brand awareness yang paling rendah adalah brand unware (tidak menyadari merek), dimana konsumen tidak menyadari adanya merek, brand recognition

Orde PD adalah turunan tertinggi yang ada di dalam persamaan diferensial, sedangkan derajad PD adalah pangkat pada turunan tertinggi dalam PD... Reduksi PD ke

Rencana Kerja SMK !lus 0n#$adah 'ambun Selatan disusun dengan mempertimbangkan keadaan sekolah, harapan masyarakat dan tantangan dalam lingkungna strategis pendidikan

Ciri-ciri dari rangkaian paralel adalah semua komponen listrik terpasang secara bersusun atau sejajar. Pada rangkaian paralel arus yang mengalir pada setiap cabang berbeda

Terhitung tanggal 10 September s/d 09 Oktober 2016 BANDUNG GREAT SALE ini akan digelar diseluruh pelosok kota Bandung, dimana masyarakat kota Bandung dan terutama