CHARACTERIZATION PROTOTYPE MULTIMODE INTERFERENCE DEVICE (MMI) FOR OPTICAL POWER DIVIDER

THESIS SF 092006

CHARACTERIZATION PROTOTYPE MULTIMODE

INTERFERENCE DEVICE (MMI) FOR OPTICAL POWER DIVIDER

Yasin Agung Sahodo NRP 1111 201 901

SUPERVISOR

Dr. Yono Hadi Pramono M. Eng Gatut Yudhoyono M.T.

MAGISTER PROGRAM OF OPTOELECTRONICS PHYSICS DEPARTEMENT

MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCE FACULTY SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY SURABAYA

2013

TESIS SF 092006

KARAKTERISASI PROTOTIPE DIVAIS MULTIMODE

INTERFERENCE (MMI) SEBAGAI PEMBAGI DAYA OPTIK

Yasin Agung Sahodo NRP 1111 201 901

Dosen Pembimbing

Dr. Yono Hadi Pramono M. Eng Gatut Yudhoyono M.T.

PROGRAM MAGISTER

BIDANG KEAHLIAN OPTOELEKTRONIKA JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2013

v

CHARACTERIZATION PROTOTYPE MULTIMODE INTERFERENCE DEVICE (MMI) FOR OPTICAL POWER

DIVIDER

By : Yasin Agung Sahodo

Student Identity Number : 1111 201 901

Supervisor : Dr. Yono Hadi Pramono M. Eng

Gatut Yudhoyono M.T.

Manufacture prototype devices multimode interference (MMI) conducted in the multimode slab waveguide structure, bringing the total number modes that can be passed varied. Arrangements dimensions of multimode slab waveguides is expected to be generate internal interference as the effects of MMI to be used power splitter. The size of MMI is determined using simulation Finite Diference Beam Propagation Method (FD-BPM). The film fabrication is done using spin coating method with a solution of material Polymethyl methacrylate (PMMA).

MMI were characterized using a camera for analyze the value fabrication data.

MMI able to work as a power divider for λ 0.6328 lm and 0532 μm at 50 μm of film thickness dimensions and dimensional variety 0.6 to 1.0 cm. The measurement of experimental data was conducted to determine the value of the output power on each port for all the dimensions that have been fabricated. The amount of power are divided between the simulations and the experiments have varying compatibility.

Keywords: FD-BPM, MMI, PMMA, fiber optic

vi

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

iii

KARAKTERISASI PROTOTIPE DIVAIS MULTIMODE INTERFERENCE (MMI) SEBAGAI PEMBAGI DAYA OPTIK

Oleh : Yasin Agung Sahodo

Nrp : 1111 201 901

Pembimbing : Dr. Yono Hadi Pramono M. Eng

Gatut Yudhoyono M.T.

ABSTRAK

Pembuatan prototipe divais multimode intefrence (MMI) dilakukan dalam struktur pandu gelombang slab multimode, sehingga jumlah moda yang bisa dilalui beragam. Pengaturan dimensi pandu gelombang slab multimode diharapkan dapat menghasilkan interferensi internal sebagai efek dari MMI dan dapat membagi daya. Dimensi MMI di tentukan menggunakan simulasi Finite Diference Beam Propagation Method (FD-BPM). Fabrikasi daerah film dilakukan menggunakan metode spin coating dengan bahan Polymethyl methacrylate (PMMA). Divais MMI di karakterisasi menggunakan kamera untuk menganalisis data hasil fabrikasi. MMI bekerja sebagai pembagi daya untuk λ 0.6328 dan 0.532 μm pada dimensi ketebalan film 50 μm dan variasi panjang 0.6 sampai 1.0 cm. Pengukuran data eksperimen dilakukan untuk mengetahui nilai daya pada setiap port output untuk seluruh dimensi yang telah difabrikasi. Jumlah daya yang terbagi antara simulasi dan eksperimen memiliki kesesuaian yang bervariasi.

Kata Kunci : FD-BPM, MMI, PMMA, serat optik

iv

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

i

Tesis ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Magister Sains (M.Si.)

di

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

oleh :

Yasin Agung Sahodo Nrp. 1111201901

Tanggal Ujian : 05 Juli 2013 Periode Wisuda : September 2013

Disetujui oleh :

1. Dr. Yono Hadi P, M.Eng (Pembimbing I)

NIP. 19690904 199203 1 003

2. Drs. Gatut Yudhoyono, M.T. (Penguji I)

NIP. 19640616 198903 1 004

3. Prof. Mahmud Zaki, M.Sc. (Penguji II)

4. Drs. Hasto Sunarno, M.Sc. (Penguji II) NIP. 19560331 198003 1 001

Direktur Program Pascasarjana,

Prof.Dr.Ir. Adi Soeprijanto, MT NIP. 19640405 199002 1 001

ii

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

vii

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan Alhamdulillah ke hidarat Allah SWT yang telah memberikan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis dengan judul :

“KARAKTERISASI PROTOTIPE DIVAIS MULTIMODE INTERFERENCE (MMI) SEBAGAI PEMBAGI DAYA OPTIK”

Penulis sangat menyadari bahwa keberhasilan dalam menyelesaikan Tesis ini tidak lepas dari bantuan, bimbingan, dan informasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Ibu, Bapak, yossi dan segenap keluarga tercinta atas segala do’a, motivasi dan bantuannya baik secara material maupun spiritual.

2. Dr. Yono Hadi P, M. Eng selaku dosen pembimbing, dosen wali terima kasih atas bimbingan, motivasi, semangat, diskusi sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis, dan mendalami penelitian-penelitian terkait optoelektronika.

3. Bapak Gatut Yudoyono, M.T. selaku kepala Laboratorium Optik, dosen pembimbing yang telah memberikan ijin penuh untuk mengerjakan penelitian di Laboratorium Optik, serta saran, kritik, sehingga banyak menambah wawasan bagi penulis untuk menyelesaikan Tesis dan melakukan berbagai eksperimen

4. Prof. M. Zaki selaku dosen penguji, yang telah memberikan saran, kritik, sehingga banyak menambah wawasan bagi penulis untuk menyelesaikan Tesis dan melakukan berbagai analisa pengukuran data.

5. Drs. Hasto Sunarno M.Sc. selaku dosen penguji, yang telah memberikan saran, kritik, sehingga banyak menambah wawasan bagi penulis untuk menyelesaikan Tesis dan melakukan berbagai eksperimen.

6. Departement Pendidikan Tinggi dan Program Beasiswa Fast Track Pascasarjana yang telah memberikan kesempatan melanjutkan studi sampai S-2 pada penulis.

viii

7. Segenap staf pengajar dan karyawan di Jurusan Fisika, atas didikan, arahan, dan motivasi.

8. Selvy Sulistyo W. dan keluarga besar yang memberikan dukungan kepada penulis untuk terus melanjutkan studi sampai jenjang pascasarjana.

9. Teman-teman yang terlibat langsung dalam penelitian yang penulis lakukan Yuni, Mefina, Ufie, Wina, Sigit, Agista, Afani, Mujib, Arif Pugoh, Hariyanto.

10. Teman-teman Spektrum 08 dan semua penguni lab optik terima kasih atas do’a, semangat, dan bantuannya.

11. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah membantu dalam penelitian dan penyusunan Tesis.

Penulis menyadari bahwa Tesis ini masih memerlukan pengembangan dan penyempurnaan yang terjadi karena keterbatasan dari berbagai faktor. Oleh karena itu, dengan tangan terbuka penulis sangat menghargai kritik dan saran terhadap Tesis ini.

Sebagai penutup, semoga Tesis ini bermanfaat bagi pembaca.

Surabaya, Juli 2013 Penulis

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... v

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvii

BAB 1 PENDAHULUAN... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 2

BAB 2 KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI... 3

2.1 Moda terpandu untuk pandu gelombang palnnar tiga lapis ... 3

2.2 Penentuan konstanta propagasi efektif untuk moda TE ... 7

2.3 FD-BPM untuk Moda TE ... 10

2.3.1 Metode Penyelesaian Matriks Tridiagonal ... 13

2.3.2 Syarat Batas Transparan ... 15

2.4 Simulasi Multimode interference Menggunakan FD-BPM ... 17

2.5 Penghitungan Daya ... 18

2.6 Pelapisan menggunakan teknik pemutaran (spin coating) ... 19

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 23

3.1 Diagram Alir Penelitian ... 24

3.2 Prosedur Kerja ... 25

3.2.1 Menentukan Parameter Simulasi MMI ... 25

3.2.2 Tahap Persiapan ... 25

x

3.2.3 Sintesis Larutan Polimer ... 26

3.2.4 Fabrikasi Pandu Gelombang Slab dengan Metode Spin coating ... 26

3.2.5 Pengukuran Ketebalan Divais MMI ... 27

3.2.6 Karakterisasi Divais MMI ... 27

3.2.7 Analisa Daya Fabrikasi dan Simulasi ... 28

BAB 4 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 29

4.1. Hasil Penelitian ... 29

4.1.1. Fabrikasi Pandu Gelombang Slab ... 29

4.1.2. Pengamatan Pandu Gelombang Slab untuk Divais MMI ... 32

4.2. Pembahasan ... 35

4.2.1. Simulasi divais MMI menggunakan FD-BPM ... 35

4.2.2. Perhitungan Daya Divais MMI ... 41

4.2.3. Perhitungan Nilai Error Mutlak Daya ... 49

BAB 5 KESIMPULAN ... 53

5.1. Kesimpulan ... 53

DAFTAR PUSTAKA ... 55

LAMPIRAN ... 57

A. Data Eksperimen Divais MMI ... 57

B. Ralat Data Pengukuran Ketebalan Divais MMI ... 59

C. Ralat Data Power Input Daya ... 61

D. Perhitungan Ralat Daya Total untuk Masing-masing Port 63 E. Ralat Pengukuran Daya dan Toleransi ... 71

F. Datasheet Alat dan Bahan ... 77

G. Dokumentasi Eksperimen ... 83

BIODATA PENULIS ... 85

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Pandu Gelombang Slab ... 3

Gambar 2.2 Grafik Relasi Dispersi untuk Akrilik-MMA 6 = 1.49, = 1.4908, = 0.6328 ... 10

Gambar 2.3 Skema dari Titik Sampling ... 15

Gambar 2.4 Struktur Divais Multimode Interference (MMI)... 18

Gambar 2.5 Alat pemutar spin coating (a) Ilustrasi pemutaran spin coating ... 20

(b) Teknik penetasan larutan pada subtrat ... 20

Gambar 2.6 Reaksi polimerisasi Methyl methacrylate ... 20

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 24

Gambar 3.2 Proses Fabrikasi Pandu Gelombang Slab... 26

Gambar 3.3 Set Up Karakterisasi Divais MMI... 27

Gambar 4.1 Substrat akrilik yang telah di lapisi MMA ... 29

Gambar 4.2 Hasil pengamatan pandu gelombang slab menggunakan mikroskop ... 30

Gambar 4.3 Hail pengamatan pandu gelombang setelah mengalami pergeseran (a) Posisi 0... 30

(b) Posisi bergeser 50 ... 30

Gambar 4.4 Citra Cahaya input Divais MMI dan Hasil pengolahan greyscale menggunakan Image J (a) LASER He-Ne ... 32

(b) LASER pointer Hijau ... 32

(c) Greyscale untuk LASER He-Ne dan LASER pointer Hijau ... 32

Gambar 4.5 Hasil Pengamatan Divais MMI untuk substrat dengan ukuran 0.7 × 1.0 dengan (a) sumber cahaya 0.6328 ... 33

(b) sumber cahaya 0.532 ... 33

xii

Gambar 4.6 Hasil citra Greyscale pada divais MMI 7 mm untuk

(a) sumber cahaya 0.6328 ... 34

(b) sumber cahaya 0.532 ... 34

Gambar 4.7 Hasil nilai intensitas output dibagi input untuk divais MMI 7 mm pada

(a)

sumber cahaya 0.6328 ... 34

(b)

sumber cahaya 0.532 ... 34

Gambar 4.8 Grafik hubungan indeks bias efektif dengan ketebalan film pada material MMA dengan (a) untuk panjang gelombang 0.6328 ... 35

(b) untuk panjang gelombang 0.532 ... 35

Gambar 4.9 Profil Indeks Bias Pada Divais MMI dengan panjang kanal 0.7 dan panjang serat optik 0.1 ... 36

Gambar 4.10 Hasil Simulasi divais MMI menggunakan FD-BPM untuk panjang kanal 0.7 dengan lebar daerah film 50 dengan input serat optik simulasi sepanjang 0.1 dengan λ 0.532 ... 36

Gambar 4.11 Evaluasi divais MMI sebagai pembagi daya untuk substrat dengan panjang kanal 0.7 1.0 menggunakan λ 0.532 ... 37

Gambar 4.12 Hasil evaluasi simulasi dan eksperimen divais MMI dengan sumber cahaya memiliki panjang gelombang 0.6328 dan jarak film 50 untuk dimensi (a) 0.6 × 1.0 ... 38

(b) 0.7 × 1.0 ... 38

(c) 0.8 × 1.0 ... 38

(d) 0.9 × 1.0 ... 39

(e) 1.0 × 1.0 ... 39

xiii

Gambar 4.13 Hasil evaluasi simulasi dan eksperimen divais MMI dengan sumber cahaya memiliki panjang gelombang 0.532 untuk dimensi

(a) 0.6 × 1.0 ... 40

(b) 0.7 × 1.0 ... 40

(c) 0.8 × 1.0 ... 40

(d) 0.9 × 1.0 ... 41

(e) 1.0 × 1.0 ... 41

Gambar 4.14 Nilai Kesesuaian Mutlak antara simulasi dengan hasil eksperimen pada Divais MMI ... 50

xiv

“Halaman ini sengaja dikosongkan"

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran untuk divais MMA dengan ukuran 0.9 1.0 ... 32 Tabel 4.2 Data hasil pengukuran untuk Power Input ... 33 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Deviasi Daya untuk MMI berukuran 0.6 ×

1.0 ... 43 Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Deviasi Daya untuk MMI berukuran 0.7 ×

1.0 ... 43 Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Deviasi Daya untuk MMI berukuran 0.8 ×

1.0 ... 43 Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Deviasi Daya untuk MMI berukuran 0.6 ×

1.0 ... 44 Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Deviasi Daya untuk MMI berukuran 0.6 ×

1.0 ... 44 Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Daya untuk Divais MMI berukuran 0.6 ×

1.0 ... 45 Tabel 4.9 Hasil Pengukuran Daya untuk Divais MMI berukuran

0.7 × 1.0 ... 45 Tabel 4.10 Hasil Pengukuran Daya untuk Divais MMI berukuran

0.8 × 1,0 ... 46 Tabel 4.11 Hasil Pengukuran Daya untuk Divais MMI berukuran

0.9 × 1.0 ... 46 Tabel 4.12 Hasil Pengukuran Daya untuk Divais MMI berukuran

1.0 × 1.0 ... 47 Tabel 4.8 Nilai Keseksamaan Simulasi dengan Eksperimen pada divais

MMI ... 50

xvi

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

A. Data Eksperimen Divais MMI ... 57

B. Ralat Data Pengukuran Ketebalan Divais MMI ... 59

C. Ralat Data Power Input Daya ... 61

D. Perhitungan Ralat Daya Total untuk Masing-masing Port ... 63

E. Ralat Pengukuran Daya dan Toleransi ... 71

F. Datasheet Alat dan Bahan ... 77

G. Dokumentasi Eksperimen ... 83

xviii

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi berbasis optik banyak dimanfaatkan dalam bidang telekomunikasi, sensor, sistem kontrol yang difokuskan pada akurasi dan kecepatan responnya. Piranti optik yang banyak diaplikasikan di antaranya Y- Juction, X-crossing, micro ring resonator, dan Directional Coupler dengan berbagai fungsi sesuai kebutuhan. Piranti optik saat ini dibutuhkan untuk membentuk kinerja suatu teknologi lebih kecil tetapi memiliki kemampuan kerja yang sangat baik, sehingga dikembangkan piranti optika terpadu. Salah satu piranti optika terpadu, komponen didalamnya menggunakan fenomena multimode interference (MMI) (Soldano & Pennings, 1995).

Fenomena MMI terjadi akibat pemantulan cahaya berulang dalam susunan core dan cladding pandu gelombang. Pada divais MMI terjadi pemantulan berulang di dalam core menyebabkan inteferensi internal dalam serat optik sehingga terjadi perubahan pola cahaya yang keluar dari core secara periodik. MMI dapat dibentuk oleh polimer dengan susunan indeks bias step antara core dan cladding dengan syarat dimensi core memungkinkan untuk dilewati oleh beberapa moda cahaya (Sudarsono, 2009). Material film yang banyak digunakan adalah polimer, silika, atau semikonduktor. Proses fabrikasi yang umum digunakan adalah litografi, ion exchange, atau etching secara kimia (Wu, 2008).

Analisa divais MMI dapat menggunakan pendekatan analisa perambatan tiap-tiap moda yang telah dilakukan oleh Soldano dkk. Metode lain yang dikembangkan untuk menganalisa MMI adalah pendekatan simulasi menggunakan Finite Difference Beam Propagation Method ( FD-BPM ). FD- BPM adalah metode untuk menganalisa propagasi cahaya di dalam pandu gelombang. FD-BPM banyak digunakan untuk menganalisa pandu gelombang

2

dan menghasilkan analisa yang cukup baik pada struktur material linear maupun non linear (Pramono, 2000; Rashed & Selviah, 2004).

MMI dapat difabrikasi secara sederhana dengan menggunakan pandu gelombang step index dan memiliki ketebalan film ( core ) tertentu. Pandu gelombang step index dapat difabrikasi secara sederhana menggunakan metode spin coating dengan cara melapisi film pada substrat. Lapisan film pandu gelombang step index berada antara substrat dan kover yang berfungsi sebagai cladding seperti pada serat optik (Rinawati, 2009). Bahan pelapis yang digunakan berupa bahan polimer karena mudah untuk difabrikasi dengan metode spin coating yang umumnya bekerja pada temperatur ruangan. Pada penelitian ini dilakukan desain dan fabrikasi divais MMI sebagai pembagi daya.

1.2 Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam penelitian desain dan fabrikasi MMI untuk pembagi daya adalah:

1. Perancangan desain dimensi MMI berbasis pandu gelombang slab melalui kajian literatur dan simulasi menggunakan FD-BPM.

2. Fabrikasi MMI berbasis pandu gelombang slab menggunakan bahan Polymethyl methacrylate (PMMA) sebagai film menggunakan metode spin coating.

3. Karakterisasi divais MMI sebagai pembagi daya.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah mendesain dan memfabrikasi pembagi daya dengan struktur MMI berupa pandu gelombang slab menggunakan metode spin coating dengan bahan PMMA.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat dalam pengembangan divais MMI berbahan polimer sebagai pembagi daya dan mengkorelasikan hasil fabrikasi dengan simulasi menggunakan FD-BPM.

3 BAB 2

KAJIAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Moda Terpandu Untuk Pandu Gelombang Slab Tiga Lapis

Gelombang elektromagnetik dapat terpandu dalam suatu media apabila terjadi fenomena pemantulan dalam sempurna. Prinsip pemantulan dalam sempurna dapat dilakukan menggunakan tiga buah lapisan medium dengan indeks bias berbeda yang terdiri atas indeks bias kover , indeks bias film , dan indeks bias substrat dengan syarat meimiliki indeks bias paling besar dan sebagai letak awal cahaya di lewatkan. Gambar 2.1 menunjukkan susunan pandu gelombang dengan panjang pandu gelombang ke arah sumbu lebih besar dibandingkan lebar media ke arah sumbu dan sumbu (Tamir & Garmire, 1979).

Gambar 2.1 Struktur Pandu Gelombang Slab

Persamaan Maxwell merepresentasikan medan listrik ⃑ , medan magnet ⃑⃑ , kerapatan medan listrik ⃑⃑ , dan kerapatan medan magnet ⃑ yang memiliki hubungan

⃑⃑ ⃑ (2.1)

⃑ ⃑⃑ (2.2)

4

dengan , . dan adalah permitivitas dan permeabilitias dalam ruang hampa, sedangkan dan adalah permitivitas dan permeabilitias relatif dalam bahan. Selain itu terdapat kerapatan arus yang menunjukkan nilai konduktivitas bahan yaitu

⃑ (2.3)

Persamaan medan elektromagnet berdasarkan hukum Maxwell yaitu

⃑

^⃑

(2.4)

⃑⃑

^⃑⃑

(2.5)

⃑ (2.6)

⃑⃑ (2.7)

(2.8)

merupakan kerapatan muatan dalam ⁄

Gelombang elektromagnetik direpresentasikan pada masing-masing notasi ⃑ ( ), ⃑⃑ ( ), ⃑⃑ ( ), dan ⃑ ( ) yaitu

⃑ ( ) ( ̅( ) ( )) (2.9) ⃑⃑ ( ) ( ̅( ) ( )) (2.10)

⃑⃑ ( ) ( ̅( ) ( )) (2.11)

⃑ ( ) ( ̅( ) ( )) (2.12) Persamaan 2.4 sampai 2.7 dapat dituliskan

⃑ ⃑ (2.13)

⃑⃑ ⃑⃑ (2.14)

5

⃑⃑ (2.15)

⃑ (2.16)

dengan asumsi bahwa dan ̂

̂

̂

Persamaan gelombang untuk medan listrik ⃑ dilakukan dengan menggunakan operator ⃑⃑

⃑⃑ ( ⃑⃑ ⃑ ) ⃑⃑ ⃑⃑ (2.17)

⃑⃑ ( ⃑⃑ ⃑ ) ⃑⃑ ⃑⃑ (2.18) persamaan 2.16 dapat dituliskan

⃑ ⃑ ⃑ (2.19)

⃑

⃑ (2.20)

maka persamaan 2.19 dapat dituliskan

⃑⃑ (

⃑ ) ⃑⃑ ⃑⃑ (2.21) menggunakan persamaan 2.14 secara lengkap dituliskan

⃑⃑ (

⃑ ) ⃑ ( ⃑ ) (2.22) dengan mendefinisikan

√ (2.23)

adalah tetapan propagasi cahaya dalam ruang hampa.

Persamaan 2.22 menjadi

⃑ ⃑⃑ (

⃑ ) ⃑ (2.23)

6

jika diasumsikan nilai permitivitas relatif konstan maka persamaan gelombang dapat direduksi menjadi persamaan Helmholtz

⃑ ⃑ (2.24)

⃑ ⃑ (2.25)

dengan

√ (2.25)

Persamaan Maxwell secara lengkap dapat dituliskan sebagai berikut

(2.26)

(2.27)

(2.28)

(2.29)

(2.30)

(2.31)

nilai indeks bias berlaku homogen untuk arah sumbu yang ditunjukkan oleh Gambar 2.1 dengan asumsi

dan untuk moda TE arah perambatan gelombang pada

(2.32)

Selanjutnya dengan mensubstitusikan persamaan (2.32) dengan persamaan (2.26) di peroleh

(2.33)

7

dan apabila persamaan (2.32) disubstitusikan dengan persamaan (2.28) diperoleh

(2.34)

jika persamaan (2.32) di substitusikan pada persamaan (2.31) maka komponen medan listrik diperoleh

(

) (2.35)

dengan memanfaatkan hubungan permitivitas listrik ε terhadap indeks bias bahan n dimana , jika nilai indeks bias susunan pandu gelombang tersebut berubah dalam arah sumbu x maka nilai ( ) sehingga persamaan untuk medan listrik dapat dituliskan menjadi

( ( ) ) (2.36)

dengan

(Kawano & Kitoh, 2004).

2.2 Penentuan Konstanta Propagasi Efektif Untuk Moda TE

Pada pandu gelombang, kondisi ideal ditunjukkan dengan tidak adanya cahaya yang di biaskan oleh substrat dan kover. Persamaan gelombang (2.36) untuk moda TE lazim di tuliskan

(2.37)

dengan

adalah konstanta propagasi gelombang dan subscript j diganti dengan k, f dan s berturut – turut untuk daerah kover, film dan substrat. Konstanta gelombang pada daerah substart dan kover memiliki nilai indeks bias yang lebih kecil dari

, sehingga nilai kosntanta gelombang terdiri dari tiga buah yaitu

√ (2.38)

8

√ (2.39)

√ (2.40)

Nilai indeks bias dalam arah sumbu x ( ) menjadi , , untuk indeks bias substrat, film, dan kover dengan perubahan step indeks.

Secara fisis propagasi gelombang terpandu mengalami peluruhan medan pada daerah substrat dan kover. Persamaan gelombang untuk moda TE di daerah substrat, kover, dan film berturut-turut adalah

untuk (2.41)

untuk (2.42)

untuk (2.43)

Peluruhan gelombang pada daerah kover dan substrat mematuhi fungsi eksponensial sedangkan pada daerah film secara fisis terjadi osilasi. Persamaan gelombang untuk masing-masing daerah yaitu

( ) * ( )+ untuk (2.44)

( ) , * ( ) +

( ) * ( ) + untuk (2.45)

* ( )+ untuk (2.46)

Pada persamaan (2.45) tedapat dua buah formulasi berbeda untuk daerah film.

Faktor pengali ( ) di berikan untuk menunjukkan bahwa gelombang yang merambat dapat berlaku pada setiap orde moda.

Penerapan syarat batas persamaan (2.44) sampai (2.46) diperoleh hubungan

(2.47)

9

dengan

( ) dan adalah orde moda (Rubiyanto &

Rohedi, 2000).

Untuk memudahkan solusi persamaan (2.47) yang merepresentasikan fungsi indeks bias efektif ⁄ terhadap lebar film maka persamaan 2.47 dapat di ubah menjadi

√

*

^√

√

+

*

^√

√

+ (2.48)

√ ⁄

*

^{√ ⁄}

√ ⁄

+

*

^{√ ⁄}

√ ⁄

+ (2.49) selanjutnya dengan mengkombinasikan persamaan

( ) (2.50a)

( ) (2.50b)

maka persamaan 2.49 menjadi

√ ⁄

[

√

( ⁄

)

√ ⁄

]

[

√

( ⁄

)

√ ⁄

]

(2.51)

Persamaan di iterasi dalam proses komputasi untuk mendapatkan nilai indeks bias

efektif terhadap tebal film dengan merubahnya menjadi

10 ( ) √

*

^{√ ( )}

√

+

*

^{√ ( )}

√

+

(2.52)

dengan ⁄ dan ⁄ . Penyelesaian secara numerik persamaan (2.52) dan dengan menghubungkan parameter indeks bias substrat,film dan kover serta ketebalan film diperoleh grafik seperti Gambar 2.2 (Pramono, 2000; Tanio &

Nakanishi, 2006).

Gambar 2.2. Grafik relasi dispersi untuk Akrilik-PMMA

(Tanio & Nakanishi, 2006).

2.3 FD-BPM untuk Moda TE

Persamaan gelombang mode TE untuk satu buah lapisan serat optik yaitu

(2.53)

Medan gelombang elektromganetik yang merambat ke arah sumbu di

asumsikan menggunakan pendekatan yaitu

11

( ) ( )

^{( )}

(2.54) dengan ( ) adalah fungsi gelombang dan

^{( )}

adalah faktor fase.

Substitusi persamaan 2.54 ke 2.53 menghasilkan

( )

^{( )}

^{( )}

(2.55) kemudian dengan menuliskan persamaan secara lengkap akan diperoleh

( ) (2.56) atau dapat dituliskan menjadi

(

) (2.57)

Pada persamaan 2.52 diasumsikan bahwa

sehingga persamaan tersebut menjadi

(

) (2.58) yang merupakan persamaan FD-BPM dengan pendekatan Fresnel (Obayya, 2011).

Penyelesaian persamaan 2.58 dilakukan secara numerik dengan proses mendiskritisasi persamaan diferensial untuk koordinat arah perambatan ke sumbu

dan ke sumbu dengan menggunakan

    ^





2 2 2

2 0 2

0

,

2

_eff k n x z n_eff

x n z

jk  







 (2.59)

Untuk menurunkan persamaan diferensial berhingga dari persamaan (2.59) digunakan singkatan-singkatan sebagai berikut

 

x,z _s^r 



x_s,z_r



   (2.60a)

 

x z n_s^r



x_s x_r



n ,   , (2.60b)

Dengan s dan r adalah bilangan urut (integer) yang diambil dengan step dari hingga sehingga persamaan diferensial (2.59) dapat ditulis

12

 

2 0²



¹



2 1 02

2

11 1

11 2

1 1 1

0 0

2 1

2 2

2 2 1

 

















 





 





 









 





 





sr sr r

s

sr sr

sr sr

sr sr

sr sr

n n

k

x u z x

n jk





















s1,...,N1



(2.61)

Persamaan 2.61 dapat disederhanakan menjadi

   



r s^r



s

sr r r S

r s s r r s

s

A

zB A

A zB

A A

1 1

2 1 1

1 1 2 1 1

1

2 1 2 1





 

 

 













  



 





  



























s1,...,N1



(2.62) pemberian definisi pada persamaan 2.62 yaitu

x2

z



 



0

2 nk0j A 

 

0 02 2 2 1 0 2

1

2n

n n

jk B

r r s

s 



 









(2.63) dan zadalah langkah-langkah dalam perhitungan komputasi (step sampling) transversal dan longitudinal. Sedangkan subskrip s dan r menyatakan titik sampling transversal dan longitudinal. Nilai _s^r1,k diubah menjadi

sr k

sr 

 ^1,  (2.64)

dengan mempertimbangkan superskrip k adalah bilangan iterasi. Kemudian di iterasi menjadi

 

^{12 1. 1} ₁^{1, 1}

1 ,

11 

2 1

   ^{ }



 







  







A



_s^{r k}



A B_s^r



_s^{r k}



A



_s^{r k}

  

r s^r



r s s r

s u A

zB

A ²¹ _{1 1}

1

2

^  _  _







  



   

_(2.65)

persamaan (2.65) direduksi menjadi

sk k sr k s

sr k s

sr

s b c d

a _^₁^{1, 1}   ^{1, 1}  _^₁^{1, 1} 

13 dengan

A c

a_s  _s 





1



¹²

2   ^

 _s^r

s A B

b 

 

_s^r _s^r



_s^r _s^r



s A zB A

d

2 1

¹² ₁ ₁

  







  



     _(2.66)

Dari nilai yang diketahui

0n¹

dan

_N^r1

, maka Persamaan (2.66) dapat diselesaikan, karena persamaan N-1 diketahui. Bentuk matriks dapat dibentuk dari persamaan (2.66) menjadi

[

] [

] [

]

(2.67)

Distribusi medan pada

z



n1



z

dapat diperoleh dari distribusi medan pada z

n

z  .  sehingga perambatan gelombang cahaya dapat diketahui dengan menggulang prosedur untuk langkah ke (Pramono, 2000).

2.3.1 Metode Penyelesaian Matriks Tridiagonal

Matriks tridiagonal semua elemennya memiliki nilai kecuali pada elemen diagonal dan dua elemen diagonal yang menggapitnya seperti pada persamaan (2.67). Prinsip penyelesaian yang digunakan adalah syarat batas

Dirichelt yaitu

0 



_N 

0

 _(2.68)

Persamaan pertama dari persamaan (2.66) hanya memiliki nilai dan , sehingga dapat dinyatakan

2 1 1

1



  h  k _(2.69)

dengan menggunakan asumsi

1 1 bd1

h 

(2.70a)

14

1 1 b1

k  c (2.70b)

jika diasumsikan substitusi dari persamaan (2.68) ke dalam persamaan kedua dari persamaan (2.66) memberikan hubungan nilai antara dan yaitu :

3 2 2

2





h k _(2.71)

dengan mengulangi prosedur di atas, persamaan (2.66) dapat dinyatakan sebagai

1







_{s s s}

s

h k 



dengan



s1,...,N2



(2.72)

dan



_N₁

 h

_N_{1 (2.73)}

Penyelesaian hs dan ks dibutuhkan

s s s

s h k





_1 _1 _{1 (2.74)} berdasarkan penurunan persamaan (2.72) yang disibustitusi ke persamaan (2.74) ke persamaan (2.66) memberikan



_{s s s}



_{s s s s s}

s h k b c d

a _1 _1











_1 _(2.75) Berdasarkan persamaan (2.75) diperoleh



ssebagai berikut

1 1 1

1 







 



  _s

s s s

s s

s s

s s

s s b ak

c k

a b

h a

d 

 (2.76)

dengan asumsi bahwa penyebut tidak sama dengan 0. Perbandingan Persamaan (2.72) dengan persamaan (2.76) memberikan ekspresi dari h_sdan k_smenjadi

1 1







 

s s s

s s

s bs a k

h a

h d (2.77)

1

 



s s s

s b ask

k c (2.78)

Perhitungan nilai hsdan ks dimulai dari Persamaan (2.70) untuk , sedangkan untuk menggunakan Persamaan (2.77) dan (2.78).

Selanjutnya perhitungan dilakukan mulai dari Persamaan (2.73), untuk = N-2, N-3, ….., 1 dengan menggunkan persamaan (2.76). Kemudian diperoleh solusi dari persamaan (2.66) untuk nilai .

15

2.3.2 Syarat Batas Transparan

Pada proses pemprograman, diperlukan syarat batas pada iterasi tertentu terutama pada daerah tepi iterasi agar dapat menganalisa daerah didalam batas tepi. Penerapan syarat batas didaerah tepi akan menghasilkan hasil analisa dalam tepi berdasarkan pemprograman simulasi (Rashed & Selviah, 2004). Metode syarat batas transparan ini didasarkan pada asumsi bahwa medan yang dekat dengan medium substrat dan kover dapat dinyatakan dalam bentuk eksponensial.

Syarat batas transparan yang dikemukakan oleh Hadley untuk struktur fotonik menggunakan teknik propagasi cahaya. Pemberian asumsi ini memiliki sifat energi konservatif yang tak koheren di dalam skema beda hingga (finite

diferrence) yang diselesaikan dengan metode Crack-Nicholson akan

menghasilkan alogaritma yang khusus. Alogaritma transparan telah teruji lebih cepat dalam pengambilan data (Okamoto, 2006).

Gelombang cahaya diilustrasikan merambat ke arah sumbu z positif. Pada Gambar 2.3 merupakan skema dari metode titik-titik sampling untuk k

x. Medan-

medan dekat daerah batas dinyatakan berdasarkan alogaritma syarat batas transparan untuk kasus 2-Dimensi dengan







L

exp 

jkxlx

 ... ...(

bilangankiri

) _(2.79a) 





_R

exp(

jk_xrx

)... ...(

bilangankanan

) _(2.79b) dimana dan adalah bilangan kompleks, sedangkan k

xl dan kxr adalah

bilangan tak diketahui di titik sampling.

Gambar 2.3 Skema dari titik sampling

16

Nilai batas

u_N^r

diprioritaskan untuk memulai step perambatan yang ke (r+1) sehingga berlaku

 

 jk

_xl

x 

r r r

r



_^₁

exp  

1 0 1

1 0









(2.80a)

 

 jk

_xl

x 

Nr Nr Nr

Nr



_

 







1

exp

1 1

1







 (2.80b)

dengan

 jk

_xl

x 

_r^r

2

exp

1



 





(2.81a)

 

_r

N Nr xl

x jk

2

exp

1









 

 (2.81b)

dengan hubungan tersebut di atas, maka diperoleh nilai

k dan _xl k dan xr k , yaitu xr

r r

xl

x

k j

2

ln

1





 

(2.82a)

Nr Nr

xr

x

k j

2

ln

1





 



 (2.82b)

dan diperoleh syarat batas

₀^r

dan

_N^r

berupa



jk_xl x



r

r  ₁^1exp  

0 



(2.83a)



jk_xl x



Nr

Nr^1  ^_¹₁exp  



(2.83b)

untuk langkah pertambahan berikutnya

₀^r1

dan

_N^r1

dengan menggunakan hubungan Persamaan (2.80b) dan (2.83b) sebagai



jk_xl x



r

r^1 ₁^1exp  

0 



(2.84a)



jk_xl x



Nr

Nr^1  ^_¹₁exp  



(2.84b)

Bagian riil dari kedua

k_xp

(p=1 atau r) mendeskripsikan laju perubahan fase di

dekat daerah batas, sedangkan bagian imajiner mendeskripsikan laju dari

pelemahan atau penguatan besarnya medan. Prioritas penerapan dari Persamaan

(2.80b) merupakan bagian riil dari keduanya pada k yang harus bernilai positif

untuk memastikan aliran radiasi keluar perbatasan. Selama bagian riil

k dan _kl k _kr

17

itu positif, maka konstribusi ke semua perubahan energi dari perbatasan ini akan selalu berdampak negatif, ini artinya energi yang teradiasi hanya akan mengalir keluar. Meskipun kondisi diatas dibatasi oleh arah radiasi, besarnya aliran radiasi yang keluar bergantung oleh kedua nilai k. Pemikiran ini konsisten dengan observasi yang menyatakan koefisien refleksi mendekati nilai maksimum saat nilai dari k mendekati nilai ekstrem (0 atau ⁄ ) (Pramono, 2000).

2.4 Simulasi Multimode interference menggunakan FD-BPM

Serat optik dengan struktur multimode interference (MMI) berfungsi sebagai pembagi daya seperti divais Mach-Zender atau Coupler. MMI memiliki keunggulan dalam dimensi yang digunakan , dan proses fabrikasi yang lebih mudah (Sekartedjo, Hatta, Setijono, & Arifianto, 2009). Prinsip self imaging merupakan sifat dari pandu gelombang multimode dimana profil dari medan input diciptakan kembali dalam bentuk single atau multiple image pada interval periode tertentu sepanjang propagasinya.

Pada divais MMI terjadinya peristiwa interferensi konstruktrif diantara moda-moda disebabkan adanya fenomena self image. Karena antar moda merambat dengan kecepatan fase yang berbeda-beda, sehingga moda-moda tersebut berinterferensi membentuk 1 atau lebih bentuk interferensi, maka disebut

multiple image yang bergantung pada posisi disepanjang sumbu propagasi. Self imaging terjadi pada struktur 3 dimensi, dan dengan metode tertentu dapat

disederhanakan menjadi menjadi 2 dimensi. Salah satu teknikyang dapat dipakai adalah metode indeks bias efektif, yang dapat digunakan untuk menghitung konstanta propagasi. Divais MMI dapat difabrikasi menggunakan berbagai bahan seperti polimer, silika, dan semikonduktor.

Metode lain yang dikembangkan untuk menganalisa MMI adalah

pendekatan simulasi menggunakan FD-BPM. Struktur MMI harus di deskripsikan

dalam koordinat-koordinat dimensi sebagai input dimensi untuk perambatan

cahaya ke sumbu yang dapat di lihat pada Gambar 2.4.

18

Gambar 2.4. Struktur Divais Multimode Interference (MMI)

Berdasarkan gambar di asumsikan lebar MMI adalah dan lebar sejajar sumbu , sehingga

dan

. Input cahaya MMI berasal dari serat optik singlemode yang di letakkan di tengah-tengah MMI pada . Nilai L

π

yaitu

(

√

) (2.85)

Panjang layangan ( beat Length ) untuk moda TE (Soldano & Pennings, 1995) .

2.5 Perhitungan Daya

Daya optik bergantung pada jumlah nilai medan listrik yang terpandu dalam struktur divais MMI. Daya masukkan dapat dievaluasi menggunakan persamaan integral

√ ∫ | ( )| 

(2.86)

Daya masukkan di hitung untuk semua daerah lebar divais MMI , pada FD-BPM

nilai lebar | |

. Daya keluaran pada divais MMI dihitung seperti daya

masukkan dengan persamaan

19

√ ∫| ( )| 

(2.87) ( ) merupakan distribusi medan yang dihitung menggunakan FD-BPM.

Perhitungan medan keluaran bergantung jumlah daya yang terbagi pada daerah keluaran. Misalkan pada tiga buah daya yang terbagi , maka di terapkan tiga buah daerah perhitungan daya keluaran dengan kondisi batas

(2.88a)

(

) (2.88b)

(

) (2.88c)

(2.88d)

adalah lebar daerah port output 2,

dan

adalah jarak antara port 1 dan port 2, dan port 2 dan port 3.

Normalisasi daya untuk mengetahui nilai daya yang hilang pada divais MMI dihitung menggunakan persamaan

(∑

^{( )}

)

(2.89) menunjukkan presentase daya input yang ditransmisikan (Pramono, 2000).

2.6 Pelapisan menggunakan Teknik Pemutaran (Spin Coating)

Spin coating adalah suatu prosedur yang digunakan untuk membuat lapisan

tipis yang dilapiskan ke permukaan substrat dasar, dengan cara meneteskan atau

menyemprotkan sedikit larutan untuk lapisan film ke atas substrat, kemudian

substrat diletakkan pada alat pemutar dan diputar dengan kecepatan tinggi serta

20

konstan, sehingga larutan akan menyebar dan dapat diperoleh endapan film di atas substrat. Semakin cepat putaran, akan diperoleh film yang semakin tipis. Pada umumnya ketebalan lapisan yang dihasilkan spin coater bergantung pada kecepatan putar dan viskositas cairan. Penggunaan larutan dengan viskositas yang tepat (tidak terlalu kental dan tidak terlalau encer) akan menghasilkan lapisan yang bagus. Metode spin coating sangat mudah dan efektif untuk membuat lapisan tipis dengan variasi ketebalan dengan mengatur parameter waktu dan kecepatan serta pemilihan bahan larutan viskositas dan densitas yang tepat.

(Rinawati, 2009).

(a) (b)

Gambar 2.5. Alat pemutar spin coating (a) Ilustrasi pemutaran spin coating (b) Teknik penetesan larutan pada substrat

Methyl methacrylate (MMA) adalah senyawa organik dengan formula

ikatan molekul ( ) berwarna bening. monomer MMA merupakan material utama untuk memfabrikasi Poly(Methyl methacrylate) (PMMA) (Kassim, Ibrahim, Mohammad, & Yaacob), seperti yang dinyatakan dalam reaksi di bawah ini:

Gambar 2.7. Reaksi polimerisasi Methyl methacrylate

21

Polimerisasi mudah terjadi di bawah pengaruh cahaya dengan panjang gelombang

tertentu atau melalui proses pemanasan MMA. Polimerisasi terbentuk sesuai

dengan bentuk bejana yang yang dikehendaki. PMMA merupakan polimer

transparan, bahan yang keras, kaku dan bening. PMMA ini memiliki sifat tembus

cahaya dan tidak berwarna, sehingga memungkinkan polimer ini digunakan dalam

aplikasi transmisi cahaya (Surdia, 1995). Pada fase larutan MMA memiliki indeks

bias dan setelah di beri perlakuan panas akan terjadi kenaikan indeks

bias yang bervariasi. Nilai indeks bias MMA yang dipolimerisasi menjadi PMMA

menggunakan perlakuan panas masing-masing adalah pada suhu ,

pada suhu , dan pada suhu pada panjang gelombang

LASER He-Ne (Tanio & Nakanishi, 2006).

22

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

23

BAB 3

METODE PENELITIAN

Langkah – langkah utama dalam penelitian ini adalah :

1. Simulasi divais MMI dengan memasukkan dimensi MMI dengan parameter variasi panjang divais MMI pada ketebalan konstan 50 , indeks bias substrat dan kover dari bahan akrilik dengan nilai 1.49, indeks bias film dari bahan PMMA dipanaskan pada suhu 80 ℃ dengan nilai 1.48908, dan mendapatkan nilai jumlah daya yang terbagi pada port output divais MMI.

2. Pembuatan lapisan tipis sebagai film divais MMI, yaitu menggunakan bahan PMMA yang nilai indeks bias film sesuai dengan simulasi. Lapisan tipis yang baik , memiliki ketebalan yang merata pada seluruh substrat. Kecepatan putar spin coating juga di uji coba hingga di dapatkan ketebalan yang sesuai dengan simulasi divais MMI

3. Membentuk dimensi MMI sesuai dengan varisi simulasi yang dilakukan.

4. Mengkarakterisasi divais MMI yang telah difabrikasi. Karakterisasi dimensi dilakukan dengan pengujian lapisan tipis sebagai pandu gelombang dan melihat fenomena MMI yang terlihat.

5. Mengambil citra hasil pemanduan pada divais MMI dan dilakukan pengolahan citra untuk mendapatkan nilai intesitas hasil fabrikasi.

6. Membandingkan intesitas hasil simulasi dan fabrikasi divais MMI.

24 3.1 Diagram Alir Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap sesuai dengan diagram alir penelitian pada Gambar 3.1 :

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

25 3.2 Prosedur kerja

3.2.1 Menentukan Parameter Simulasi MMI

Tahap simulasi meliputi penentuan parameter-parameter yang di ubah dalam bahasa pemprograman. Parameter yang digunakan meliputi konstanta propagasi , indeks bias film , indeks bias substrat , indeks bisa kover , dimensi lebar film yang di lapisi , dimensi panjang film yang di lapisi , panjang gelombang , letak koordinat sinar input pada /2.

Tahap simulasi menggunakan metode FD-BPM untuk dimensi yang ditentukan. Nilai konstanta propagasi dihitung menggunakan grafik hubungan relasi dispersi untuk moda TE yaitu dengan menghubungan nilai frekuensi ternormalisasi , dan besaran tak berdimensi dan . Nilai bergantung pada jumlah moda yang dapat dilalui dan bergantung pada lebar dan panjang MMI yang di inginkan.

Parameter yang telah dimasukkan dalam bahasa pemprograman simulasi menggunakan Fortran77 di jalankan dan didapatkan hasil desain MMI secara simulasi.

3.2.2 Tahap Persiapan

Tahap persiapan meliputi pemotongan substrat akrilik 0.6 × 0.5, 0.6 × 0.5, 0.7 × 0.5 , 0.8 × 0.5, 0.9 × 0.5, dan 1.0 0.5 cm

Dituangkan alkohol 70% pada gelas kimia sebanyak 200 ml. Akrilik yang akan dibersihkan dimasukkan pada gelas kimia yang telah berisi alkohol 70%.

Ultrasonic cleaner diisi aquades sampai batas yang ditentukan. Gelas kimia yang berisi alkohol dan akrilik dimasukkan ke ultrasonic cleaner kemudian ditentukan waktu 60 menit. Setelah 60 menit kaca di keringkan menggunakan hot plate.

Proses pembersihan akrilik dilakukan sebanyak dua kali. Bersih tidaknya substrat mempengaruhi hasil lapisan yang merekat pada substrat.

26 3.2.3 Sintesis Larutan Polimer

Larutan polimer yang digunakan adalah Methyl methacrylate. Bahan polimer MMA sudah dalam bentuk larutan sehingga langsung di letakkan pada bejana secukupnya.

3.2.4 Fabrikasi Pandu Gelombang Slab dengan Metode Spin coating

Proses fabrikasi pandu gelombang slab dengan menggunakan metode spin coating ada beberapa langkah. Langkah-langkah tersebut diantaranya adalah:

1. Meletakkan substrat yang telah bersih pada dudukan sampel.

2. Menyalakan pompa vakum sehingga substrat tetap melekat meskipun di putar dengan kecepatan tinggi.

3. Meneteskan larutan polimer untuk lapisan tipis sebanyak 0,1 – 0,2 ml menggunakan pipet tetes.

4. Melapiskan larutan polimer pada substrat menggunakan alat Spin coating dengan variasi kecepatan putaran yaitu; 1000 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm, dengan waktu putar 60 detik.

5. Memanasi lapisan sampai dengan titik didih pelarut pada larutan yaitu 70 .

Gambar 3.2 Proses Fabrikasi Pandu Gelombang Slab

27 3.2.5 Pengukuran ketebalan Divais MMI

Pengukuran ketebalan divais MMI dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik dan objek bayangan pada lensa okuler di lihat menggunakan mikroskop webcam. Bayangan pada lensa okuler akan di perbesar oleh Mikroskop webcam sehingga diperoleh perbesaran yang baik. Pengukuran dilakukan dengan mengkalibrasi perbandingan pixel dan pergeseran skala dalam satuan mikro. Pada bagian depan mikroskop di beri cahaya dari lampu halogen dengan intensitas yang dapat diatur sampai objek gambar dari mikroskop terlihat jelas.

3.2.6 Karakterisasi Divais MMI

Proses karakterisasi dilakukandi Laboratorium Optik dan Optoelektronika jurusan Fisika FMIPA ITS. Langkah pertama yang dilakukan dalam proses ini adalah mengkondisikan sinar masukan yaitu dengan memasukkan sinar laser Dioda pada serat optik singlemode, kemudian dimasukkan pada divais MMI.

Keluaran dari divais MMI diamati dengan menggunakan mikroskop webcam yang dihubungkan dengan personal komputer sehingga terlihat pada monitor. Untuk menganalisa gambar hasil pengamatan digunakan software ImageJ sehingga dihasilkan pola distribusi intensitas.

Gambar 3.3 . Set Up Karakterisasi Divais MMI

28 3.2.7 Analisa Daya Fabrikasi dan Simulasi

Tahap analisa divais MMI dilakukan dengan mengolah data yang di rekam oleh kamera berupa gambar bitmap dan selanjutnya di lakukan pengolahan citra distribusi intensitas. Total daya hasil fabrikasi di bandingkan dengan total daya hasil simulasi.