BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kebutuhan akan informasi dan komunikasi berkembang signifikan sehingga mendorong keinginan masyarakat untuk mendapatkan layanan telekomunikasi yang canggih, efektif, dan efisien. Kebutuhan ini kemudian memicu perkembangan teknologi yang pesat dan handal sebagai penunjang komunikasi.
Selama dekade terakhir ada banyak perkembangan ilmu dan teknologi di bidang teknik telekomunikasi yang didasari oleh penemuan serat optik. Salah satunya adalah teknik penjamakan. Serat optik memiliki beberapa keunggulan antara lain memiliki bandwidth yang besar, redaman transmisi kecil, ukuran kecil, dan tidak terpengaruh oleh gelombang elektromagnetik.
Pada komunikasi serat optik terdapat beberapa metode penjamakan, yang dibedakan atas dasar penjamakannya yakni penjamakan waktu, frekuensi, dan panjang gelombang. Teknik penjamakan waktu dikenal dengan Time Division Multiplexing (TDM). Teknik penjamakan frekuensi dikenal dengan Frequency Division Multiplexing (FDM), sedangkan teknik penjamakan yang memanfaatkan panjang gelombang lebih dikenal dengan Wavelength Division Multiplexing (WDM). WDM kemudian berkembang menjadi sistem Dense – WDM (DWDM) dan Coarse – WDM (CWDM).
filter sehingga dikategorikan sebagai filter. Terdapat beberapa filter pada DWDM dan yang paling umum adalah Arrayed Waveguide Gratings (AWG) dan Fiber Bragg Gratings (FBG). Sebelum ini, ada sebuah Tugas Akhir yang menganalisis penerapan AWG[1], sehingga pada kesempatan kali ini penulis mencoba menganalisis karakteristik respon dan optimasi filter optik FBG pada DWDM.
FBG adalah filter spektral yang didasarkan pada prinsip pemantulan Bragg. Gratings atau kisi-kisi ini merefleksikan sinar berupa panjang gelombang melalui sebuah rentang sempit dan mentransimisikan sisa panjang gelombang lainnya. Ketika sinar berpropagasi secara periodik di antara indeks bias yang lebih tinggi maupun lebih rendah, maka pemantulannya pun akan terbagi. Jika periode kisi dirancang secara tepat, maka semua pantulan yang terbagi akan menyatu sefasa dan pemantulannya akan mendekati sempurna (100%), bahkan jika pantulan-pantulan tersebut masing-masing sangat kecil. Kondisi dengan pemantulan sempurna atau tinggi ini dikenal sebagai Kondisi Bragg.
Dalam Tugas Akhir ini diterapkan teknik apodisasi dengan berbagai fungsi pada kurva pemantulan yakni fungsi Gaussian, Raised-cosine, dan Synchronous untuk mengoptimasi besaran karakteristik respon pemantulan (r) dan lobe sisi.
Panjang gelombang Bragg ( B) berubah dengan perubahan periode kisi
sehingga FBG bisa menjadi sensor, laser, maupun filter yang peka terhadap perubahan-perubahan parameter-parameter fisik lainnya. Oleh karena itu, di dalam Tugas Akhir ini penulis mencoba untuk menentukan nilai yang optimal dari
1.2 Rumusan Masalah
Karakteristik respon FBG yakni pemantulan (R) tinggi dan lobe sisi minimum diharapkan diperoleh dari pemodelan dan karakterisasi Fiber Bragg Grating. Parameter-parameter penting yang berkontribusi terhadap performansi sebuah FBG yang dalam hal ini terwakili oleh kedua karakteristik respon tersebut adalah panjang kisi dan perbedaan periode kisi. Analisis dilakukan dengan cara memberikan variasi besaran baik panjang kisi maupun periode kisi. Dari latar belakang di atas, maka rumusan masalah dari Tugas Akhir ini dirancang sebagai berikut :
1. Bagaimana prinsip kerja dari aplikasi sistem FBG pada sistem DWDM. 2. Bagaimana menghitung tingkat pemantulan (R) pada FBG.
3. Bagaimana hasil pengamatan kekuatan lobe sisi pada kurva pantul.
4. Bagaimana kurva pemberian variasi respon karakteristik yaitu masukan
periode kisi (Λ) dan panjang kisi (L) terhadap tingkat pemantulan (R)
5. Bagaimana optimasi pemantulan dan kekuatan lobe sisi setelah penerapan fungsi-fungsi apodisasi.
1.3 Tujuan Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk menentukan rentang optimal
besaran karakteristik respon yakni panjang kisi (L) dan periode kisi (Λ) yang
1.4 Batasan Masalah
Mengingat luas dan kompleksnya ruang lingkup yang terkait dan tercakupi, maka untuk lebih mengarahkan pembahasan perlu dilakukan pembatasan sebagai berikut:
1. Membahas tentang FBG sebagai filter dalam bidang komunikasi serat optik. 2. Tidak membahas rangkaian elektronik yang membangun sistem FBG.
3. Tidak membahas jenis-jenis material serta fabrikasi FBG dan perbedaan karakteristiknya.
4. Hanya membahas untuk transmisi serat mode tunggal.
5. Menganalisis pemberian variasi panjang kisi (L) dan periode kisi (Λ) yang berbeda terhadap tingkat pemantulan (R) dan pengurangan lobe sisi pada filter FBG dengan tiga fungsi apodisasi yakni Gaussian, Raised-cosine, dan Synchronous.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penelitian yang digunakan dalam menyusun Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Studi Pustaka
2. Analisis Matematis
Metode ini dimulai melakukan perhitungan dan analisis terhadap data-data yang ada maupun data-data asumsi dan kemudian diolah untuk melihat keterkaitan satu sama lain antar parameter.
a. Menentukan parameter-parameter penentu unjuk kerja aplikasi sistem Fiber Bragg Grating yang menjadi masukan seperti panjang kisi (L) dan
periode kisi (Λ).
b. Memberikan harga-harga asumsi untuk beberapa variabel, seperti indeks bias efektif (neff), indeks bias terinduksi, jari-jari inti serat, jumlah kisi, indeks modulasi, dan fringe visibility.
c. Menghitung refleksivitas (r) dengan parameter-parameter unjuk kerja FBG dengan memberi masukan yang bervariasi pada harga L (panjang kisi) di
sepanjang panjang gelombang Bragg ( B) yang memiliki nilai periode kisi
yang berbeda-beda.
d. Mengamati lobe sisi dengan memberi variasi pada panjang kisi (L) dan menentukan harga periode kisi melalui visualisasi kurva pemantulan dengan teknik apodisasi, yang mempunyai tiga fungsi apodisasi.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran mengenai tulisan ini, secara singkat dapat diuraikan sistematika pembahasan sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Bab ini menguraikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. Bab II Dasar Teori
Pada bab ini akan diuraikan mengenai teori Fiber Bragg Grating, teori mode-tergandeng,metode transfer matriks, teori apodisasi, karakterisasi respon Fiber Bragg Grating, dan parameter penentu pemantulan (R) dan kekuatan lobe sisi.
Bab III Metode Penelitian
Bab ini membahas pemodelan, karakterisasi, dan optimasi karakteristik respon pada Filter Fiber Bragg Grating
Bab IV Simulasi dan Analisis Pemberian Variasi Karakteristik Respon pada
Filter Fiber Bragg Grating
Bab ini akan membahas langkah-langkah dalam membuat alat bantu hitung sederhana dengan menggunakan software Matlab (release 2010a) dan membahas analisis perhitungan karakteristik respon berdasarkan variasi panjang kisi dan periode kisi.
