Pandu Gelombang Serat Optik

(1)

Imam Zaki A Imam Zaki A Imam Zaki A

Imam Zaki A 0510630052051063005205106300520510630052 Heru

Heru WicaksonWicaksonoo Heru

Heru WicaksWicaksonoono 0610630049061063004906106300490610630049 Reza Fadillah Reza Fadillah Reza Fadillah Reza Fadillah 0610633063061063306306106330630610633063 Ryandicka Anugerah P Ryandicka Anugerah P Ryandicka Anugerah P Ryandicka Anugerah P 0610633066061063306606106330660610633066

PANDU GELOMBANG

SERAT OPTIK

(2)



Fiber optic

atau

serat optik

suatu media transmisi yang berfungsi

untuk

untuk menghantarkmenghantarkan an informainformasisi

dalam

dalam bentuk bentuk cahaya.cahaya.



Serat optik terbuat dari bahan silikon dan

germanium yang bereaksi dengan oksigen

membentuk SiO

22

dan GeO

2

2 kemudian

kemudian

menyatu membentuk serat kaca.

DEFINISI

(3)



Core

kaca tipis yang merupakan bagian

inti

dari

fiber

optik

yang

dimana

pengiriman

sinar

dilakuk

an.



Cladding

materi yang mengelilingi inti yang

berfungsi

memantulkan

sinar

k

embali

k

e

dalam

inti(core).



Buffer Coating

plastik pelapis yang melindungi

fiber

dari

kerusakan

BAGIAN-BAGIAN FIBER

OPTIK

(4)

GAMBAR BAGIAN-BAGIAN FIBER

OPTIK

(5)



Single mode fiber optik

sebuah sistem transmisi data

berwujud cahaya yang didalamnya hanya

terdapat

satu buah

indeks

sinar

tanpa

terpantul

yang

merambat

sepanjang

media

tersebut.

media

tersebut.



Multi mode fiber optik

teknologi transmisi data melalui

media

serat

optik

dengan

menggunakan

beberapa

buah

indeks

cahaya

di

dalamnya.

Cahaya

yang

dibawanya

tersebut

akan

mengalami

pemantulan

berkali-k

ali

hingga

s

a

m

a

i

d

i

t

u

a

n

a

k

h

i

r

n

a

.

ENIS SERAT OPTIK BERDASARKAN

CORE

(6)

SINGLE MODE FIBER OPTIK

(7)

MULTI MODE FIBER OPTIK

(8)



Step indeksStep indeks

Pada serat optik step indeks, core memiliki

indeks bias yang homogen atau sama.



Graded indeksGraded indeks

Indeks bias core semakin mendekat ke arah

cladding semakin kecil. Serat graded indeks

memungkinkan untuk membawa bandwidth

yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang

terjadi dapat diminimalkan.

MULTI MODE FIBER OPTIK DIBAGI MENJADI

2

(9)



Sinyal informasinya dalam bentuk cahaya.



Terdapat

komponen optoelectronic

pada

setiap ujung serat optik yang bertugas

untuk merubah sinyal listrik ke gelombang

cahaya atau sebaliknya.



Sinar dalam fiber optik berjalan melalui inti

dengan secara memantul dari cladding,

dan hal ini disebut

total internal reflection

total internal reflection,

,

karena

cladding

sama

sekali

tidak

karena

cladding

sama

sekali

tidak

menyerap sinar dari inti.

PERAMBATAN CAHAYA DI DALAM

SERAT OPTIK

(10)

Pemanduan cahaya dalam serat optik

menggunakan pantulan internal total yang terjadi

pada bidang batas antara 2 media dengan indeks

bias yang berbeda yaitu n

bias yang berbeda yaitu n₁₁ dan ndan n₂₂. Bila indeks bias. Bila indeks bias

n

n₁₁ dari medium pertama lebih kecil dari indek biasdari medium pertama lebih kecil dari indek bias

medium kedua, maka sinar akan dibiaskan dengan

sudut i

sudut i₂₂ < i< i₁₁ terhadap garis normal.terhadap garis normal.

TOTAL INTERNAL REFLECTION

(11)

Hubungan antara sudut datang i

₁₁

dan

sudut bias i

₂₂

terhadap indeks bias dielektrik

dinyataka

(12)

Bila indeks bias medium pertama lebih besar

dari indeks bias medium kedua, maka sudut bias

selalu lebih besar dari pada sudut datang.

n

(13)

(14)

Sudut kritis atau sudut batas (i

Sudut kritis atau sudut batas (i₁₁limlim) terjadi) terjadi

apabila sudut bias (i

apabila sudut bias (i₂₂) jauh lebih besar dari sudut) jauh lebih besar dari sudut

datang (i

datang (i₁₁). ). Sehingga; Sehingga; ii₁₁=i=i₁₁limlim

Dari pers 1,

(15)

Bila sudut datang lebih besar dari pada sudut

kritis maka cahaya dipantulkan kembali ke media

dielektrik asal (Pantulan internal total), gambar (c).

i

(16)

METODE ANALISIS SERAT

OPTIK

Tinjauan Optik Fisis

Tinjauan Optik

Geometrik

(17)



 Tinjauan ini membahas tentang sifat-sifat cahaya Tinjauan ini membahas tentang sifat-sifat cahaya

sebagai besaran vektor, ketika merambat di dalam

saluran serat optik.



 Terdapat dua tipe sinar yang dapat merambat Terdapat dua tipe sinar yang dapat merambat

sepanjang serat optik yaitu;



Sinar meridianSinar meridian dimana dimana sinar sinar merambatmerambat

memotong sumbu serat optik



Skew raySkew ray dimana sinar merambat tidakdimana sinar merambat tidak

melalui sumbu serat optik.

TINJAU

AN O

PTIK

GEOMETRIK

(18)

Bila suatu sinar bergerak dari suatu titik ke

dalam serat optik. Dimana keadaan awal sinar

tersebut tidak melalui sumbu serat optik. Maka

sinar akan dipandu dalam bidang meridionial.

SINAR MERIDIAN (STEP

INDEKS)

(19)

Berkas sinar dalam serat optik ada kalanya merupakan

sinar skew (sinar yang dipandu di dalam inti serat optik tidak

melalui/melintasi sumbu serat optik), sama halnya dengan

sinar meridionial sebagian kecil dari sinar skew juga

mengalami pembiasan ke kulit dan sebagian lagi mengalami

pemantulan ke inti. Kondisi untuk kasus terakhir ini terjadi

ditentukan oleh nilai sudut datang.

SKEW RAY (GRADED INDEKS)

(20)

Berbeda dengan kasus meridional, sudut

kemiringan

kemiringan yang yang relatif relatif terhadap terhadap sumbu sumbu seratserat

kurang dari π/2. Bila sudut i memenuhi

persamaan.

maka sinar akan mengalami pantulan dengan

sudut datang sama dengan sudut pantul.

(21)



 Tinjauan optik fisis yaitu memandang cahaya Tinjauan optik fisis yaitu memandang cahaya

sebagai gelombang elektromagnetik yang biasa

juga disebut

juga disebut teori modeteori mode..



ModeMode

konfigurasi perambatan cahaya di dalam

serat

serat optik optik yang yang memberikmemberikan an distribusi distribusi medanmedan

listrik dalam transverse yang stabil sehingga

cahaya

cahaya dapat dapat dipandu dipandu di di dalam dalam serat serat optik.optik.

TINJAUAN OPTIK FISIS

(22)



 Teori mode memandang cahaya sebagai sebuah Teori mode memandang cahaya sebagai sebuah

gelombang datar yang dinyatakan dalam arah,

amplitudo dan panjang gelombang dari

perambatannya.



Gelombang datar adalah sebuah gelombang yangGelombang datar adalah sebuah gelombang yang

permukaannya (dimana pada permukaan ini

fasenya konstan, disebut muka gelombang) adalah

bidang datar tak berhingga tegak lurus dengan

arah perambatan.

(23)

ENIS RUGI-RUGI PADA SERAT

OPTIK

Rayleigh Rayleigh Rayleigh Rayleigh Scattering Scattering Scattering Scattering (hamburan (hamburan (hamburan (hamburan)) Absorption Absorption Absorption Absorption (penyerapan) (penyerapan) (penyerapan) (penyerapan) Dispersion Dispersion Dispersion Dispersion (dispersi) (dispersi) (dispersi) (dispersi)

(24)

penghamburannya disebabkan oleh

fluktuasi termodinamika yang asli dari bahan

fiber glass, sehingga ada energi cahaya yang

kel

keluar uar dari dari fiber fiber optik.optik.

RAYLEIGH SCATTERING

A

A_R_R = attenuasi karena Rayleigh= attenuasi karena Rayleigh

scattering

Co

Co = k= konsonstantanta (ta (Co Co = 0,= 0,7 . 7 . 101044 _dB/km)_dB/km)

λ

(25)

Rugi akibat serapan penyebab utamanya

berasal dari adanya logam transisi seperti Fe dan

Cu. Rugi karena serapan adalah rugi transisi pokok

yang berasal dari bahan untuk membuat serat

optik.

PENYERAPAN (ABSORPTION)

A

A_A_A = attenuasi karena absorpsi= attenuasi karena absorpsi

A A_o_o = konstanta (A= konstanta (A_o_o = 1,108= 1,108 dB/km) dB/km) λ λ _o_o ₌₌ konstanta (λkonstanta (λ _o_o= 4,58 µm)= 4,58 µm) λ λ = = ppaannjjaanng g ggeleloommbbaanng g ((µµmm))

(26)

suatu fenomena dimana sinar cahaya yang

memasuki fiber pada sudut yang berbeda akan

mempunyai jalur perjalanan yang berbeda pula

DISPERSI (DISPERSION)

(27)



Modal Dispersion

pada fiber ini pola modenya sama dengan

pola

pola microwavegumicrowaveguide, ide, yang yang menyebabkan menyebabkan dispersidispersi

pulsa

pulsa yang yang lebar lebar dan dan bandwith bandwith sinyal sinyal yangyang

terbatas.



Cromatic Dispersion

terjadi bila cahaya yang mempunyai

panjang gelombang yang berbeda memasuki

suatu fiber optik, maka akan mempunyai waktu

propagasi

propagasi yang yang berbeda berbeda dan dan terjadi terjadi dispersidispersi

pulsa.

DISPERSI PADA STEP

INDEKS

(28)

Secara umum,dispersi pada fiber ini dapat

dihitung dengan persamaan :

T

Tss = m= mulultitipapath th titime me didispsperersision on (s(s)) l

l = = ffiibbeer r lelennggtth h ((mm)) n

n₁₁ = indeks refraksi core= indeks refraksi core n

n₂₂ = indeks refraksi cladding= indeks refraksi cladding c

c = = vveelloocciitty y ccaahhaayya a ((33. . 110088 _m/s)_m/s)

DISPERSI PADA STEP

INDEKS

(29)

P

Pada graded ada graded indeks, nilai indeks, nilai dispersinya lebih kecildispersinya lebih kecil

dari step indeks, karena bentuk parabolik pada

Graded Indeks. Graded Indeks.

DISPERSI PADA GRADED

INDEKS

a)Step b)Graded a)Step b)Graded Axial Ray Axial Ray Meridiona Meridiona l Ray l Ray

(30)

Ketika graded indeks dioptimasikan untuk

lowest dispersi

lowest dispersi, maka nilainya dapat dihitung :, maka nilainya dapat dihitung :

T

T_G_G = graded time dispersion (s)= graded time dispersion (s) l

l = = ffiibbeer r lelennggtth h ((mm)) n

n₁₁ = indeks refraksi core= indeks refraksi core n

n₂₂ = indeks refraksi cladding= indeks refraksi cladding c

c = = vveelloocciitty y ccaahhaayya a ((33. . 110088 _m/s)_m/s)

DISPERSI PADA GRADED

INDEKS

(31)