BAB I2

Bahan Ajar Komunikasi Serat Optik

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Sejarah Transmisi Optik Penemuan Penemuan transmisi transmisi optik merupakan merupakan pemikiran pemikiran yang serovolusi serovolusioner, oner, akan tetapi konsep dari komunikasi dengan menggunakan cahaya telah diketahui sejak akhir abab ke 19. Transmisi optik telah dipikirkan sejak tahun 1881. Pada tahun itu William Wheeler mengajukan mengajukan ide dari sistem sistem pendistrib pendistribusian usian cahaya untuk rumah dan kantor. Pada Pada tahu tahun n 1937, 1937, Norm Norman an R. Frenc French h mengaj mengajukan ukan sistem sistem telepo telepon n optik optik lengkap dengan Wavelength Devision Multiplexing. Media transmisi yang diusulkan dibuat dari tabung dengan sebuah permukaan yang memantulkan pada sisi dalamnya. Tetapi ia juga mengenal kabel optik yang berisi batang-batang dari gelas dan kwarsa. Batang-batang atau pipa pemantul juga diajukan sebagai media transmisi oleh Ray. D Kell dan Kell dan George C. Sziklai pada tahun 1950, yang pada waktu itu dimasukkan untuk mengirimkan signal televisi. Perkembangan Perkembangan laser memungkinkan memungkinkan untuk mentransfer mentransfer komunikasi Link Laser gas radio dalam band microwave kedalam komunikasi optik melalui atmosfir Laser Helium Neon Helium Neon telah digunakan dalam percobaan tahun 1960-1970. Serat optik menjadi menarik setelah setelah perkembangan dari Laser semikonduktor yang pertama dan setelah Corning Glasswork berhasil dalam memproduksi serat optik dengan redaman hanya 4 dB per kilometer pada tahun 1972. Laser-Laser semikonduktor yang dihasilkan dari percobaan lebih lanjut adalah Ligh Lightt

Emit Emitti ting ng

Diod Diodaa

(LED (LED). ).

Mesk Meskip ipun un

bebe bebera rapa pa

labo labora rato tori rium um

menc mencob obaa

mengembangkan kaber serat optik single moda dengan diameter core ( inti) lebih kecil dari 10 μm, teknologi pembuatannya masih sangat sulit ada saat itu dan usaha yang diarahkan diarahkan pada konstruksi konstruksi kabel kabel serat optik optik graded indeks multimoda dengan core 50 μm.

1


Pada tahun 1980 pengembangan serat optik kembali bergeser ke kabel serat single-moda dengan mengingat keuntungan kapasitas pada jarak yang jauh. optik single-moda Pada Pada genera generasi si pertam pertamaa transm transmisi isi serat serat optik optik menggun menggunaka akan n cahaya cahaya dengan dengan pan panja jang ng gelo gelomb mban ang g 0,8 0,8 μm. μm. Teta Tetapi pi caha cahaya ya deng dengan an panj panjan ang g gelo gelomb mban ang g ini ini mempunyai keterbatasan untuk jarak yang jauh dan kapasitas yang besar. Generasi kedua menggunakan cahaya dengan panjang gelombang sekitar 1,3 μm sampai 1,5 μm. Cahaya dengan panjang gelombang sekitar 1,3 μm dispersi chromatic dari serat sangat rendah. Dispersi chromatictersebut chromatictersebut akan dibatasi kapasitas transmisi dan akan melebarkan melebarkan pulsa. pulsa. Pada 1,5 μm redaman redaman sangat sangat rendah, rendah, tetapi dispersi chromatik lebih chromatik lebih tinggi tinggi dari 1,3 μm. Gambar 1.1 memperlihatkan sejarah survey dari perkembangan kabel serat optik dalam hubungan dengan redaman. Gener Generas asii

sela selanj njut utny nyaa

adala adalah h

gene genera rasi si ketig ketigaa

sist sistem em trans transmi misi si optik optik..

Kemungkinan laser dengan daya besar tidak berperan lagi untuk jarak yang jauh. Daya optik yang besar akan menyebabkan menyebabkan (intermodul (intermodulasi) asi) dan akan menyebabkan menyebabkan redam redaman an yang yang besar besar bila bila dile dilewa watk tkan an pada pada kabe kabell serat optik optik.. Oleh Oleh kare karena na itu itu dikembangkan laser dengan spectra yang sempit, bahan dari spectra yang sempit line. Dalam hal demikian, menjadi single line. demikian, dispersi chromatic tidak berpengaruh, berpengaruh, sehingga kapasitas akan jauh lebih besar dari pada menggunakan transmisi laser multi-moda. Juga dengan multi-moda. Juga cara cara pengk pengkode odean an dan dan modul modulas asii dari dari info inform rmas asii akan akan memberikan kemungkinan untuk menambah jarak jangkauan dan kapasitas transmisi. Dengan prinsip heterodyne akan dapat dicapai deteksi signal yang lebih baik dari dari sisi sisi peneri penerima. ma. Perbai Perbaikan kan dari dari pemili pemilihan han menawar menawarkan kan kemung kemungkin kinan an untuk untuk menggunakan Frekuency Division Multiplexing (FDM ) atau Wave length division Multiplexing (WDM) pada jarak yang jauh. Gambar 1.2 tinjauan evolusi dari sistem optik fiber yang digunakan adalah fiber yang terbuat dari silica, bahan ini mempunyai tembus pandang sampai 1,8 μm. Perkembangan baru untuk mencari material dengan tembus pandang yang sangat baik adalah dalam range antara 2 sampai dengan 12 μm.

2


Pada tahun 1980 pengembangan serat optik kembali bergeser ke kabel serat single-moda dengan mengingat keuntungan kapasitas pada jarak yang jauh. optik single-moda Pada Pada genera generasi si pertam pertamaa transm transmisi isi serat serat optik optik menggun menggunaka akan n cahaya cahaya dengan dengan pan panja jang ng gelo gelomb mban ang g 0,8 0,8 μm. μm. Teta Tetapi pi caha cahaya ya deng dengan an panj panjan ang g gelo gelomb mban ang g ini ini mempunyai keterbatasan untuk jarak yang jauh dan kapasitas yang besar. Generasi kedua menggunakan cahaya dengan panjang gelombang sekitar 1,3 μm sampai 1,5 μm. Cahaya dengan panjang gelombang sekitar 1,3 μm dispersi chromatic dari serat sangat rendah. Dispersi chromatictersebut chromatictersebut akan dibatasi kapasitas transmisi dan akan melebarkan melebarkan pulsa. pulsa. Pada 1,5 μm redaman redaman sangat sangat rendah, rendah, tetapi dispersi chromatik lebih chromatik lebih tinggi tinggi dari 1,3 μm. Gambar 1.1 memperlihatkan sejarah survey dari perkembangan kabel serat optik dalam hubungan dengan redaman. Gener Generas asii

sela selanj njut utny nyaa

adala adalah h

gene genera rasi si ketig ketigaa

sist sistem em trans transmi misi si optik optik..

Kemungkinan laser dengan daya besar tidak berperan lagi untuk jarak yang jauh. Daya optik yang besar akan menyebabkan menyebabkan (intermodul (intermodulasi) asi) dan akan menyebabkan menyebabkan redam redaman an yang yang besar besar bila bila dile dilewa watk tkan an pada pada kabe kabell serat optik optik.. Oleh Oleh kare karena na itu itu dikembangkan laser dengan spectra yang sempit, bahan dari spectra yang sempit line. Dalam hal demikian, menjadi single line. demikian, dispersi chromatic tidak berpengaruh, berpengaruh, sehingga kapasitas akan jauh lebih besar dari pada menggunakan transmisi laser multi-moda. Juga dengan multi-moda. Juga cara cara pengk pengkode odean an dan dan modul modulas asii dari dari info inform rmas asii akan akan memberikan kemungkinan untuk menambah jarak jangkauan dan kapasitas transmisi. Dengan prinsip heterodyne akan dapat dicapai deteksi signal yang lebih baik dari dari sisi sisi peneri penerima. ma. Perbai Perbaikan kan dari dari pemili pemilihan han menawar menawarkan kan kemung kemungkin kinan an untuk untuk menggunakan Frekuency Division Multiplexing (FDM ) atau Wave length division Multiplexing (WDM) pada jarak yang jauh. Gambar 1.2 tinjauan evolusi dari sistem optik fiber yang digunakan adalah fiber yang terbuat dari silica, bahan ini mempunyai tembus pandang sampai 1,8 μm. Perkembangan baru untuk mencari material dengan tembus pandang yang sangat baik adalah dalam range antara 2 sampai dengan 12 μm.

2


Gambar 1.1 Diagram blok sistem komunikasi optik (SKO)

Gambar 1.2 evolusi sistem serat optik

I.2

Keuntungan dan Kelemahan Sistem Komunikasi Optik

3


I.2.1

Keuntungan

1. Redaman kecil dan konstan Perkembangan kabel serat optik semakin hari semakin meningkat dengan berbagai penelitian sehingga menghasilkan redaman yang sangat kecil dengan ferekuensi yang sangat tinggi dengan panjang gelombang 500 – 1500 nm dengan redaman 0.2 – 0.5 dB/km. 2. Lebar pita frekuensi sinyak besar Frekuensi pembawa optik tergantung dari panjang gelombang dari suatu material berkisar 1012 – 1017 Hz atau berada sekitar infra merah, sehingga informasi yang disalurkan lebih banyak. 3.

Dimensi kecil, ringan, dan fleksibel Kabel serat optik mempunyai diameter inti sangat kecil sekitar mikro meter, nano meter, sehingga aman dipakai dimana saja dan dalam satu kaber banyak sekali urat serat optik. 4.

tidak konduktif, Sebagai isolator terbuat dari bahan plastik, kaca, dan silika, sehingga tidak

dapat dialiri arus listrik dan terhindar dari hubung singkat. 5.

Kebal terhadap ganguaan EMP dan EMI Bebas dari interferensi medan magnet dan medan listrik, frekuensi radio dan

noise listrik 6.

Dapat menyalurkan informasi digital dengan kecepatan yang tinggi. Kemampuan serat optik menyalurkan signal frekuensi tinggi, sangat cocok

dengan pengiriman sinyal digital pada sistem multipleks digital dengan kecepatan mega bit persekon hingga giga bit persekon.

7.

Penyadapan informasi sukar

4


Penyadapan informasi dengan induksi tidak mungkin terjadi 8.

Kapasitas transmisi sinyal besar

9.

Jarak transmisi jauh jarak transmisi bisa mencapai 25 – 50 km dengan frekuensi 1011 – 1017 Hz,

baru digunakan repeater kembali dengan redaman yang standarisasi atau yang diperbolehkan. 10.

Tidak berkarat dan sistem pemeliharaannya mudah

11.

crosstalk rendah Kemungkinan terjadi kebocoran cahaya antara serat optik sangat kecil.

12.

tahan terhadap temperatur tinggi Bahan silika mempunyai titik leleh 1900 derajat Celcius dan sangat jauh dari

titik leleh tembaga dan besi sehingga sangat cocok dipergunakan rawan atau daerah yang mempunyai temperatu tinggi.

1.2.2

Kerugian

1. Dalam menginstalasi jaringan serat optik sangat sukar dalam hal penyambungan, harus mempunyai keahlian khusus dan ketelitian, bila hal itu tidak diindahkan kemungkinan redamannya bisa besar. 2. Redaman cukup besar bila pembengkokan kabel serat optik disesuaikan standar sudut berapa yang diijinkan. 3. Konstruksi serat optik cukup lemah, maka dalam pemakaiannya diperlukan lapisan penguat sebagai pelindung (proteksi). Perkembangan bahan serat dan sumber serat optik pada tabel 1.1.

Tabel 1.1 Perkembangan serat optik

5


Tahun

Serat

Sumber Optik

1950

500 – 1000 dB/km

Ruby

1966

Mulai diusulkan penggunaan serat optik

Ga As

1970

Serat silika dengan redaman 20dB/ km

GaAlAs

1976

0,5 db/km serat silika

GaAlAsP

1978

0,2 dB/km serat silika

GaAlAs dengan waktu hidup 106 jam

1985

0,1 dB/km (silika dan CaF)

Laser koheren

sekarang

Redaman <0,1 dB/km serat optik single moda dan spektrum lebar

Laser moda tunggal

Bidang-bidang aplikasi serat optik : Telepon :

Vidio :

Data :

Sensor :

Lain-lain :

-

saluran jarak jauh (trunk)

-

SALURAN JUNCTION

-

Saluran kabel laut

-

Tv Kabel

-

Closed loop TV

-

LAN

-

WAN

-

MAN

-

Gyroscope

-

Hydrophone

-

Militer

-

industri

-

lingkungan khusus

Tabel 1.2 Perbandingan parameter Transmisi

6


Parameter

Kabel Pairs

koaksial

Wave guide

Serat optik

Redaman (dB/km)

20 (4 Mhz)

19 (60 Mhz)

2

0,1 - 3

6 Mhz

200 Mhz

100 Ghz

100 Ghz/km

Jarak repeter (km)

2 (4 Mhz)

1.5 ( 60 Mhz)

10

50 - 250

Kapasitas transmisi

0.1

1

1

>50

Lebar pita frekuensi (BW)

(a) Pengaruh panjang gelombang terhadap redaman

7


(b) Gambar 1.3 Perkembangan serat optik

8


BAB II PERAMBATAN CAHAYA

2.1 Teori optik

Untuk memahami sifat dari sinar laser dan untuk mempelajari aplikasi laser itu sendiri dalam bidang lain, maka yang harus dipahami terlebih dahulu adalah sifat yang dimiliki

gelombang cahaya

biasa yang ada di alam ini.untuk mengetahui

karakteristik cahaya , diperoleh dengan mengkombinasikan propagasi medan listrik dan medan magnet dalam ruang

terhadap waktu. Frekuensiyang berosilasi pada

medan ini dan panjang gelombang pada ruang hampa : n v = c, dengan :

dalam media lain c/n = v

c = kecepatan cahaya dalam ruang hampa n = indeks bias media v = kecepatan cahaya dalam media

Sifat transmisi bahan terhadap cahaya : Padat, cair, dan gas Gas bila bahan tersebut dapat dilalui cahaya (tembus cahaya) atau tembus

pandang; contohnya : air dan udara. Padat bila tidak tembus cahaya; misalnya kayu, besi dan lain-lain. Bila bahan

tersebut tembus cahaya tapi tidak tembus pandang ; contohnya kertas. Ada tiga macam karakteristik dari cahaya yaitu : -

Cahaya berpropagasi lurus kedepan dalam suatu medium.

-

Cahaya dapat dianggap sebagai transport elektromagnetik dari

energi yang berpropagasi seperti gelombang. -

Cahaya adalah transport dari energi yang terdiri atas photon

9


2.2 Cahaya berpropagasi lurus ke depan dalam medium

Hukum pertama dari optik adalah: “ cahaya berpropagasi dalam medium lurus kedepan” Arah cahaya dapat diubah dengan menggunakan kaca, kaca memantulkan cahaya yang datang. Sifat ini dirumuskan dalam hukum optik kedua : “Besarnya sudut datang angle of incidence) sama dengan sudut pantul (angle ofreflection)” Kecepatan cahaya didalam medium tidak konstan tetapi tergantung pada pada materi dari medium lihat gambar 2.1. berkas cahaya akan semakin patah bila perbedaan kerapatan antara dua materi semakin membesar. Faktor rasio untuk kecepatan cahaya didalam medium ditentukan oleh indeks bias dari medium. 2.2.1 Indeks bias

Didefinisikan sebagai perbandingan kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam materi dapat dilihat pada rumus : V = C/ n Dimana :

n = indeks bias matri yang dilalui berkas cahaya (n>1) C = kecepatan perambatan cahaya pada ruang hampa V = kecepatan perambatan cahaya melalui materi

Gambar 2.1 proses pembiasan

10


Gambar 2.2 cahaya merambat lurus kedepan melalui suatu medium

Contoh : Indeks bias sama dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa (vakum) dibagi oleh kecepatan cahaya di dalam medium. Kecepatan cahaya di udara kira-kira 300.000 km/sec dan di air kira-kira sebesar 230.000 km/sec sehingga didapat indeks bias air n = C/V = 3.108/ 2.3108 = 1.3 Dalam kenyataanya, sebagian dari cahaya tidak dibiaskan sesuai dengan hukum Snellius, tetapi akan dipantulkan (effek kaca). Hubungan antara bagian yang dibiaskan dengan yang dipantulkan tergantung dari indeks bias dan sudut datang dari berkas cahaya pada permukaan. Dengan bertambahnya sudut datang kemungkinan dapat memantulkan secara total berkas cahaya, sehingga dinamakan total internal refleksi. Hal ini merupakan peristiwa yang ideal untuk transportasi cahaya melalui serat optik.

11


Gambar 2.3 hukum Snellius

Gambar 2.4 Kawat kaca atau serat glass

Didalam medium tersebut berkas cahaya berjalan lurus. Bila berkas cahaya melalui satu medium (n1) ke medium (n2) yang lain, dengan sudut tertentu (ϴ1), berkas cahaya tersebut akan dibiaskan (ϴ3), dan lain dipantulan (ϴ 2) Pembiasan : Pemantulan dengan :

n1 sin ϴ1 = n2 sin ϴ2 ( hukum snellium) n1 > n2 dan ϴ1 < ϴ2 ϴ1

=

ϴ3

n1 =

indeks bias material (inti) dari berkas cahaya yang datang

n2 =

indeks bias material ( gladding ) pada berkas cahaya yang diberikan

ϴ1

=

besarnya sudut datang

ϴ2

=

sudut pembiasan

ϴ3

=

sudut pantul

12


2.2.2

Sudut kritis

Sudut kritis adalah sudut yang membentuk 90o atau sudut pantul terhadap garis normal sesuai dengan hukum snellium. Sudut dimana sudut datang diperbesar secara perlahan, maka sudut biasnya mencapai 900 sehingga akan terjadi pantulan total akibatnya semua informasi pada serat optik (cahaya) tidak sampai pada ujung kabel. Pantulan total gelombang datang pada bidang batas. Bahan dielektrik akan memberikan pandangan penting mengenai cara kerja pemandu suatu gelombang datang pada bidang batas dari medium yang lebih rapat ber indeks bias n1 menuju ke suatu medium yang kurang rapat berindeks bias n2. Pantulan total gelombang datang akan terjadi untuk sudut datang tertentu yang sama atau lebih besar dari suatu sudut yang dikenal dengan sudut kritis. Hubungan langsung antara gelombang datang dan gelombang yang diteruskan : sin θ 1 sin θ 2

=

k 2 k 1

=

ω µ o ε 2 ω µ oε 1

=

n2 n1

n1 sin ϴ1 = n2 sin ϴ2 untuk n1 > n 2 dengan semakin bertambahnya ϴ1 sampai mencapai sudut kritis ϴ 1= ϴ c

yang bertepatan dengan harga ϴ2 = π / 2 yaitu n1 sin ϴ1 = n2 sin ϴ2 sin ϴ2

= n1/n2 sin ϴc

apabila ϴ2 = π / 2 maka tidak ada gelombang yang merambat pada medium 2 karena gelombang mengalami pantulan total di dalam medium 1. ϴ1

Dimana sudut kritis

= arc sin n2/n1 ϴ1

= ϴc

2.3 Cahaya

13


Cahaya Dapat Dianggap Sebagai Transpor Elektromagnetik Dari Energi Yang Merambat Seperti Gelombang. Cahaya natural tidak mempunyai warna, tetapi bila cahaya putih biasa melalui prisma dan akan diuraikan dalam warna- warna yang berbeda seperti tampak pada tabel 2.1. Spektrum elektromagnet mempunyai rentang frekuensi yang tak terbatas. Rentang frekuensi kebanyakan mulai dari 10 Hz sampai 10 24 Hz. Semua gelombang elektromagnet merambat dengan kecepatan 300 x 10 6 per detik.

Tabel 2.1

Warna-warna Optik dan Panjang Gelombangnya (sumber: R.G. Seippel, Optoelectronics for teknology and Engineering) Warna

Panjang gelombang

Frekuensi

(μm)

(Hz)

Ultraviolet

0,005 - 0,39

6 x 1016 - 7,69 x 10 14

Violet

0,40 - 0,45

7,5 - 6,6 x 1014

Tampak

Blue

0,45 - 0,50

6,6 - 6,0 x 1014

mata

Green

0,50 - 0,57

6,0 - 5,27 x 1014

Yellow

0,57 - 0,59

5,27 - 5,01 x 1014

Orange

0,59 - 0,61

5,01 - 4,92 x 1014

Red

0,61 - 0,70

4,92 - 4,28 x 1014

Infrared

0,70 - 20

4,28 x 1014 - 1,5 x 1013

Pendekatan, termasuk overlapping panjang gelombang dan frekuensi

14


Gambar 2.5. material optik terhadap panjang gelombang Bank warna dinamakan sebagai spektrum elektomagnetik. Panjang gelombang yang kelihatan oleh mata berada pada panjang gelombang antara 400 nm (biru) sampai dengan 700 nm (merah). Cahaya tipe lain yang berada diluar panjang gelombang tersebut di atas tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Gelombang cahaya yang lebih rendah dari pada cahaya violet yang tidak terlihat antara lain : berkas sinar ultra violet, sinar X, sinar gamma. Lebih panjang dari panjang gelombang cahaya merah yang tidak terlihat mata antara lain : infra red, microwave, dan gelombang radio. Gelombang radio mempunyai panjang gelombang yang jauh lebih panjang dari pada cahaya yang terlihat. Untuk transmisi radio dan signal TV frekuensi yang digunakan sampai dengan 900 Mhz. Untuk signal-signal telekomunikasi setelit dan mikrowave digunakan frekuensi dalam range antara 4 sampai 40 Ghz.

15


Gambar 2.6. Spektrum elektromagnetik

16


Hubungan antara panjang gelombang dengan frekuensi semua gelombang elektromagnetik adalah : Kecepatan = frekuensi x panjang gelombang V

= f

x λ

re d orange kuning Cahaya putih

Spektrum cahaya pelangi

hijau biru violet

Gambar 2.6 spektrum cahaya yang dapat dilihat

2.4 Cahaya Adalah Transpor Energi Yang Terdiri Dari Photon

Cahaya dijelaskan sebagai transport energi yang terdiri atas photon-photon. Photon diubah dalam partikel atau paket energi yang hanya ditentukan oleh warnanya. Warna dari suatu gelombang cahaya ditentukan oleh panjang gelombang, sehingga dapat diperkirakan adanya hubungan yang kuat antara gelombang cahaya dengan photon-photon. Besarnya energi photon tersebut adalah : E = h

C λ

Dimana : E =

energi yang dihasilkan dalam (joule)

h

=

konstanta planck : 6,625 10-34 Js

c

=

kecepatan perambatan cahaya dalam suatu ruang hampa

λ =

panjang gelombang (um)

17


2.5 Pengaruh Dispersi

Kecepatan propagasi cahaya untuk semua warna tidak konstan , sehingga pengaruh tersebut tidak diketahui dalam kehidupan sehari-hari adalah terjadinya pelangi atau pengaruh dispersi dari prisma. Pendapat umum mengatakan bahwa gelombang elektromagnetik berpropagasi di dalam kisi-kisi gelas dengan cara berinteraksi dengan or bit electron sebelah luar. Hal ini memberikan jawaban mengapa cahaya memerlukan waktu lama untuk berpropagasi didalam gelas dari pada ruang hampa.

18


BAB III SERAT OPTIK 3.1

Komposisi kabel serat

Optik terdiri dari tiga elemen dasar yaitu : 1.

Elemen pertama dari serat optik

adalah merupakan konduktor yang

sebenarnya disebut inti (core) dengan gelombang cahaya yang dikirim akan merambat dan mempunyai indeks bias yang lebih besar dari indeks bias lainnya, bahannya kristal kelas tinggi yang bebas air terbuat dari kaca, gelas, silikon yang berdiameter 2 – 200 um tergantung dari jenis serat optiknya. Ketebalannya dari inti merupakan hal yang penting, karena menentukan karakteristik dari kabel. 2.

Gladding dilapiskan pada core (inti),

Gladding ini juga terbuat dari gelas yang berdiameter antara 2-250 um, tetapi indeks biasnya berbeda dengan indeks bias dari core, yaitu lebih kecil. Hubungan antar kedua indeks bias, refraksi tersebut dibuat kritis. Hal itu memungkinkan sumber cahaya terjadi pemantulan total, dari berkas cahaya yang merambat berada di bawah sudut kritis sewaktu dilewatkan informasi sepanjang serat optik.

Gambar 3.1 struktur serat optik

19


3.

coating (pembungkus atau jaket)

Sekeliling core dan gladding dibalut dengan plastik coating yang berfungsi untuk melindungi serat optik dari tekanan luar. Dalam kenyataannya ada tiga jenis coating yang digunakan yaitu: primer, sekunder dan coating pelindung. Serat optik biasanya terletak bebas di dalam coating sekunder yang berbentuk tabung

Gambar 3.2 coating serat optik

20


3.2

Prinsip dari konduktivitas cahaya dalam kabel optik

Sumber cahaya ditempatkan sebelum serat optik, yang akan megirim berkas cahaya kesegala arah seperti ditunjukan gambar 3.3.

Gambar 3.3 Konduktivitas Cahaya

Berkas cahaya 1 dalam kondisi propagasi ideal, karena berkas cahaya tersebut merambat sepanjang sumbu kabel, sehingga memungkinkan berkas tersebut berpropagasi sepanjang sumbu kabel tanpa mengalami pemantulan dan pembiasan. Berkas cahaya ke 2 dipantulkan secara total, karena sudut datang pada permukaan interface lebih kecil dari pada sudut kritis. Berkas seperti berkas cahaya 2 akan berpropagasi melalui fiber dengan memantul pada bagian atas dan bawah permukaan dari interfece (antara core dengan gladding ). Sudut datang dari berkas cahaya 3 lebih besar dari sudut kritis, dan tidak dipantulkan (direfleksikan). Berkas ini akan dibiaskan dan akan menembus melalui permukaan yang dibentuk antara core dengan cladding . Berkas ke 3 akan diabsorbsi oleh coating dan tidak akan memberikan kontribusi energi dalam kabel.

21


Untuk membawa sebanyak mungkin energi melalui serat, sangat penting membundel berkas cahaya pada sumber cahaya. Sebagian besar dari berkas cahaya yang dikirimkan akan seperti berkas cahaya 1 atau berkas cahaya 2. Oleh karena itu, sebagian energi akan dikirim kelokasi lain. Cahaya dapat berpropagasi dengan jalan yang berbeda melalui serat optik (seperti berkas 1, 2, dan 3).

Perdedaan jalan

(lintasan) dinamakan moda dari kabel serat optik. Ketebalan dari core menentukan jumlah jari moda kabel serat optik.

3.3

Numerical Aperture (NA)

Numerical Aperture (NA) didefinisikan sebagai sinus dari sudut permukaan (opening angle) yaitu sudut yang dibentuk antara axis core dengan garis berkas yang leluasa, sehingga berkas cahaya didapatkan pantulan total didalam core. Numerical Aperture (NA) diukur dari besaran daya yang diperoleh dari kemampuan serat optik untuk menuntun cahaya distribusi medan dekat dan medan jauh pada permukaan ujung keluaran serat optik (graded indeks) dieksitasi pada ujung masukan dengan sumber menyebar.

Untuk sumber jenis ini, daya datang

persatuan sudut ruang pada suatu titik di inti penampang irisan adalah konstan (semua moda tereksitasi secara serba sama)

d2 – d1 2

Sumber Optik

θ d1

b

d2

Gambar 3.4 Numerical Aperture (NA)

22

Bahan Ajar Komunikasi Serat Optik NA = sin α ( di dalam ruang hampa) α =

tan

−1

d 2 −d 1

2

b

Dimana

d1 = diameter inti serat d2 = diameter pancaran cahaya b = jarak antara serat optik dengan layar NA

= n( r ). sin α = n( r )(1 − cos

2

1/ 2

α )

(di dalam medium yang mempunyai indeks bias n) NA ≈ sin α

Sehingga di dalam udara Numerical Aperture (NA) = Dimana

2

n1

2

− n2

n1 = indeks bias core n2 =indeks bias gladding

Daya yang diterima ternormalisasi pada sisi r relatif terhadap daya yang diterima pada r = 0 dapat ditulis p( r ) p (0)

3.4

=

[ NA (r )] 2 [ NA (0)]2

Moda perambatan cahaya

Moda adalah sekumpulan/banyaknya lintasan cahaya yang merambat sepanjang inti serat optik. Banyak moda yang terjadi pada serat optik sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: -

diameter inti

-

besarnya sudut datang dan

-

jenis serat dan material.

23


Moda terjadi pada perambatan gelombang cahaya yang melintasi inti, dan besarnya daya, tegangan, frekuensi yang disuplay

tegangan yang disuplay

dirumuskan : v

=

2ΠaNA

λ 1

v=

2Πan1 (2∆) 2 λ

v = k an1 ( 2∆)

∆≈

∆≈

1 2

n12 − n22 2n12 ( n1

− n2 )(n1 + n2 )

2n12

Untuk serat pemandu lemah maka yang ditinjau adalah

∆<<

1 dan n1

≈

n2

sehingga dapat sederhanakan menjadi

∆≈

n1 − n2 n1

dengan: ∆ adalah

beda indeks bias antara nilai maksimum indeks bias n1 di pusat inti

serat optic terhadap indeks bias gladding n2 Moda pada Serat multi moda total didalam pandu gelombang graded-indeks dengan profil parabolik ( α = 2) adalah setengah dari jumlah moda yang terdapat didalam pemandu gelombang step indeks ( α = ∞ ), yaitu M si

M GI

=

v2 2

( k an1 ) 2 ∆(α + 2)

= α

= α (

v2 (2α + 4)

24


Dimana : k = konstanta propagasi α

= profilindeks bias parabola inti serat

λ = panjang gelombang dalam ruang hampa

3.5

Jenis –jenis serat optik

Sampai saat ini ada tiga jenis serat optik yang digunakan, yaitu: -

Step indeks multimoda

-

Graded indeks multimoda

-

Step indeks monomoda

3.5.1 Step indeks multimoda Serat optik step indeks multimoda dibuat dari core (inti) yang relatif besar, dengan diselimuti gladding . Core mempunyai diameter 2 – 10 μm, dimana gladding sangat tipis sekitar 50 – 200 μm, dan coating 200 – 1200 μm , NA = 0,8 – 0,15. juga core dan gladding mempunyai indeks bias yang berbeda. Kabel tersebut mudah dibuat kerena kabel serat optik tipe ini pertama sekali dipasarkan. Keuntungan lain dari kabel serat optik multimoda step indeks adalah core-nya tebal, yang memungkinkan mudah dalam menyambung antara ujung dua kabel. Kerugian utama pada jenis kabel adalah terjadinya tiga tipe dispersi, serat multimoda step indeks digunakan untuk jarak yang pendek dengan bit rate yang relatif rendah.

Kabel ini cocok untuk transmisi medium, redaman serat optik

multimoda step indeks adalah 5 sampai 30 dB/km, dan bandwidh antara 10 sampai dengan 100 Mhz.

3.5.2 Graded indeks multimoda Tipe kedua dari serat optik adalah serat optik graded indeks multimoda. Kabel ini mempunyai indeks bias berkurang sedikit demi sedikit secara step by step mulai pusat core sampai batas antara core dengan gladding core. Terbuat terdiri dari

25


lapisan gelas. Masing-masing lapisan mempunyai indeks bias yang berbeda. Umumnya diameter core 50 um, untuk gladding 125 um, berkas cahaya yang merambat melalui kabel ini dibelokkan sampai propagasinya sejajar dengan sumbu fiber, ditempat titik pantul tersebut propagasi diarahkan kearah axis fiber .

Gambar 3.5. Jenis serat optik dan indeks profil

Propagsi gelombang cahaya melalui lapisan bagian luar berjalar lebih jauh dari pada berkas yang arahnya melalui lapisan bagian dalam. Namun indeks bias dari lapisan bagian luar adalah lebih kecil, berarti bahwa kecepatan propagasi cahaya bagian luar lebih cepat dari bagian dalam. Semua berkas cahaya m ( oda)

26


menggambarkan pulsa laser yang datang pada waktu bersamaan. Dengan cara ini dispersi multipath dapat diusahakan seminim mungkin. Fiber multimoda graded indeks mempunyai redaman mulai dari 3 sampai 10 dB/km dan bandwidth 2 Ghz, NA dari 0,2 – 0,3. Meskipun banyak keuntungan, fiber multimoda grade indeks sukar pembuatannya, sehingga harganya cukup mahal dari fiber multimoda step indeks.

3.6

Step indeks monomoda

Kebutuhan akan bandwidth yang lebih lebar sehingga para peneliti selalu mengembangkan jenis serat ini. Dapat dilihat bahwa semakin rendah jumlah moda, semakin tinggi bandwidth-nya. Idealnya cahaya berpropagasi melalui hanya satu moda saja, yang paralel dengan sumbu/axis fiber.

Panjang gelombang dari infra

merah yang terletak antara 800 sampai dengan 1600 nm yang berarti diameter core 0,8 sampai dengan 1,6 nm. Biasanya 10 kali diameter intinya.

Gambar 3.6 beberapa serat optik dalam satu kabel

27


Core mempunyai diameter diantara 2 sampai dengan 10 um, dan gladding telah distandarisasi pada 125 um. Redaman dari step indeks fiber monomoda adalah 2 sampai 5 dB/km dengan bendwidth 50 GHz.

Gambar 3.7. koneksi sumber optik dengan kabel serat optik

28


Gambar 3.8 struktur kabel serat optik

29


BAB IV JENIS REDAMAN PADA SERAT OPTIK

Pada sistem komunikasi serat optik proses pertukaran informasi dari pemancar ke penerima sering terjadi penurunan daya pada ujung keluaran kabel optik karena adanya redaman sepanjang saluran transmisi.redaman didefinisikan membandingkan dua level daya imput (p1) terhadap daya output (po) pada penerima

redaman

= 10 log

p1 po

dB

redaman = α LdB / km

dengan,

α

=konstanta redaman serat optic dalam dB/km

L = panjang kabel serat optic (km)

Sifat-sifat serat optik sangat menentukan jarak maksimum anatara titik transmisi dengan titik dimana signal harus dideteksi. Kerena sitem desaign beroperasi pada berbagai jarak (jarak yang berbeda), signal output optik dari sistem telah disesuaikan guna melengkapi sifat-sifat fiber. Sistem tersebut mampu beroperasi pada fiber multimoda (MM) seperti pada serat optik single moda. Faktor-faktor yang membatasi penggunaan serat optik ditentukan sebagai berikut: -

Redaman dari karakteristik phisik dari serat optik yaitu : 1. Scattering 2. Absorption

-

Dispersi : 1. Dispersi moda 2. Dispersi chromatik

-

Redaman karena sejumlah sambungan

-

Redaman karena sejumlah konektor optik

30


4.1

Redaman Dari Karakteristik Phisik Serat Optik

Tahanan dari konduktor tembaga menyebabkan kehilangan sebagian dari energi listrik yang mengalir melalui kabel. Core dari kabel serat optik menyerap sebagian dari energi cahaya, hal ini dinyatakan dalam redaman kabel. Satuan yang digunakan untuk redaman serat optik adalah dB/km.

Pada gambar 4.1

memperlihatkan redaman dari serat optik sebagai fungsi dari panjang gelombang. Redaman tergantung dari beberapa keadaan, tetapi yang utama adalah bahwa redaman tergantung dari panjang gelombang dari cahaya yang digunakan. Untuk panjang gelombang di anatara 700 sampai dengan 1650 nm, besarnya redaman bertambah lagi.

4.1.1

Scattering

1. Rayleigh Scattering

Apabila pengukuran rugi transmisi spektral serat optik tidak memberikan informasi yang cukup pada perancang serat optik, maka rugi hamburan dan rugi serapan serat optik dapat dilakukan secara bebas satu sama lain. Untuk mengukur rugi hamburan, cahaya terhambur dari serat optik pendek dikumpulkan dan dibandingkan dengan pelintasan cahaya dalan inti serat optik. Redaman untuk panjang gelombang pendek (dibawah 1000 nm) disebabkan rayleigh scattering , yang diakibatkan oleh struktur gelas yang tidak teratur. Struktur ini memindahkan sebagian dari berkas cahaya yang seharusnya merambat langsung melalui serat optik. Tipe redaman ini adalah merupakan gambaran phisik kabel dan menggambarkan batas minimum dari redaman kabel. Rugi hamburan dapat dihitung seperti pada rumus :

α sc =

4.34 x10 p sc dB/km lxp total

31


Gambar 4.1. susunan pada pengukuran rugi hamburan

2. Microbending

Microbending terjadi akibat tekanan mekanik atau sewaktu proses penarikan. Hal ini menyebabkan terjadinya loss dimana moda cahaya dengan sudut datang yang kecil berubah menjadi sudut yang besar seperti ditunjukan pada gambar 15. bila moda cahaya tersebut melebihi sudut yang diijinkan, maka moda cahaya akan dibiaskan yang mengakibatkan loss.

Lekukan yang tajam harus dihindari, harus

dilihat pada spesifikasi kabel serat optik yang bersangkutan. Semakin tajam (semakin kecil jari-jari lengkungan, maka semakin besar rugi-rugi yang timbul. Manfaat rugi kelengkungan (rugi daya) untuk banyak hal melalui dua cara yaitu dengan memanfaatkan peningkatan loss yang terjadi dalam serat optik dengan memanfaatkan cahaya yang lolos dari serat optik.

32


Compositional Variations cause Rayleigh scattering

Microbending loss From surface distribution

Glass deposition Irregularities cause scattering loss Energy reflected Back toward the source

Energy absorbed by cladding

Gambar 4.2. Microbending

3. Core size Variation Loss jenis ini disebabkan oleh ketidak seragaman diameter inti serat optik, sehingga beberapa moda tidak dipantulkan oleh batas antara core dan cladding loss

cladding

Light ray (mode)

loss

Bubble penetrating the core region cause variation of the core diameter and additional loss

core

Gambar 4.3. core size variation

4.1.2

Absorption (penyerapan )

Zat kotoran apapun yang masih tersisa pada bahan inti akan menyerap sebagian dari energi cahaya yang merambat di dalam serat optik. Kontaminasi yang menimbulkan efek yang paling serius adalah ion-ion hidrosil dan zat logam. Rugi serapan pada serat optik dapat ditentukan sebagai perbedaan rugi total dan rugi hamburan atau dapat diukur langsung dengan menggunakan kalorimeter.

33


Salah satu teknik kalorimeter digunakan untuk memisahkan rugi komponen hamburan dan serapan pada serat optik.

Gambar 4.4. sistem pengukuran temperatur untuk pengukuran kalorimeter

Redaman untuk panjang gelombang yang tinggi (di atas 1600 nm) disebabkan oleh adanya penyerapan dari gelas. Lebih jauh lagi ada 3 daerah panjang gelombang yang dapat dengan pertambahan redaman yang besar.

Daerah-daerah tersebut

dinamakan OH-Peak yang disebabkan oleh interaksi antara berkas cahaya dengan atom-atom air yang masih ada di dalam gelas.

Panjang gelombang tersebut

34


menyebabkan osilasi yang membutuhkan energi, sehingga redaman semakin bertambah. Dapat dirumuskan rugi serapan : ε R ∆V α = C PV

Dimana :

ε = emisi vitas permukaan

R =jari tabung yang digunakan V = tegangan pada jembatan wheatstone P = daya optic yang melalui serat optic C = tetapan calorimeter ∆V =

4.2

pemanasan dengan kawat , bila α diketahui

DISPERSI

Dalam saluran transmisi optik harus memiliki lebar pita 50 Ghz/km. Karena lebar pita pengaruh dispersi adalah pulsa-pulsa yang ditransmisikan pada ujung fiber menjadi melebar (panjang pulsa menjadi lebih besar) bila pulsa-pulsa tersebut diterima pada ujung yang lain. Sehingga jumlah pulsa-pulsa per unit waktu (bit rate) yang dapat dideteksi pada jarak tertentu.

4.2.1

Dispersi Moda

Dispersi modamerupakan dispersi yang paling berpengaruh di dalam fiber multimoda. Dispersi

modatersebut terjadi sebagai akibat oleh adanya berbagai

moda perjalanan cahaya pada serat optik melalui alur-alur yang berbeda pula. Bayangan mengumpulkan dua sinar cahaya yang berbeda dalam serat. Karena sinar merambat dalam bahan serat dengan indeks bias yang sama, maka kecepatan perambatan antar kedua sinar akan sama. Pada gambar 4.5, sinar A akan menempuh jarak yang lebih panjang dari sinar B sehingga terjadi dispersi. Pengaruh dispersi pada data akan menyebabkan pulsa cahaya menjadi lebih lebar, sehingga pada akhirnya mengakibatkan pulsa saling tumpang tindih satu sama lainnya (rusak).

35


Cara mengatasinya dilakukan dengan dua cara yaitu merancang serat optik sedemikian rupa sehingga moda-moda dapat merambat didalamnya dengan kecepatan yang sama. Kedua, menyisahkan hanya satu moda tunggal saja dalam serat dan menghilangkan semua moda yang lain. redaman

redaman

=

a = 10 log

=a =

1 2

ln

P in P out

Faktor redaman = α =

dengan: 1 neper =

P in P out neper

a dB / km L

8,686 dB

dB

=

0,115 Neper

L

=

panjang serat dalam km

Untuk menghitung jumlah moda dalam serat optik dapat ditentukan dengan rumus :

jumlahmoda =

( garistengahinti x NAxπ ) λ

2

Mode II Mode I +II

Mode I

Mode II Mode II

Mode I

Mode I

Mode on

Gambar 4.5. Pengaruh dispersi moda di dalam fiber multi moda

Contoh Soal Nyatakan daya 5 watt sebagai nilai daya dalam desibel

36


daya

Nilai daya dalam desibel =

10 log[


10 log[


10 log (5 103)

1mW 5

1mW

]dBm

]dBm

=

10 x 3.699 dBm

=

36,99 dBm

5 watt =

36,99 dBm

Contoh: indeks bias inti

:

1.484 dan

indeks bias gladding

:

1.470

dengan garis tengah inti

:

50 um.

Tentukan jumlah moda? Dengan panjang gelombang cahaya 850nm NA

=

1.484

2

−(1.470

)

2

NA = 0.203 6

Jumlah moda

− [50 .10 x0,203 x

=

=

π 850 .10

−9

2

703.66

Kita harus membulatkan nilai ini kebawah dan mendapatkan 703moda

4.2.2

Dispersi intramoda (kromatik):

Cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda akan mengalami derajat pembiasan yang berbeda-beda.

Disini ditegaskan bahwa indeks bias, kecepatan

cahaya bergantung dari panjang gelombang cahaya bersangkutan. Dispersi kromatik dihasilkan oleh adanya tundaan grup gelombang optik yang merambat di medium kaca yang bergantung pada panjang gelombang yaitu :

37


τ g =

N 1 = g v g c

Dimana Ng = indeks bias grup medium Karena hanya satu moda yang ada pada fiber single-moda, pulsa-pulsa di dalam fiber jenis ini tidak dipengaruhi oleh dispersi moda. Bagaimanapun juga, ada efek dispersi lain dari sistem single moda yang dapat diukur setelah jarak jauh. Efek dispersi tersebut dinamakan dispersi chromatic.

Dispersi chromatic juga

memberikan kontebusi pada total dispersi pada fiber multi moda, tetapi efeknya kecil dibanding dengan dispersi

moda. Dispersi

chromaticadalah kombinasi dari

dispersi material dan dispersi waveguide. Kedua dispersi tersebut terjadi di dalam daya optik dari satu panjang gelombang yang merambat dengan kecepatan yang berbeda dari panjang gelombang lain. Sebagian besar sumber cahaya untuk serat optik memancarkan daya optiknya di dalam spektrum (∆ λ ) dan tidak di dalam satu panjang gelombang single. Berarti bahwa bila mengubah intensitas cahaya yang dipancarkan dari satu ujung fiber, perubahan-perubahan tersebut akan dideteksi pada ujung yang lain yang hasilnya ada sedikit perbedaan kecepatan propagasi pada bagian-bagian daya optik yang mempunyai panjang gelombang berbeda. Gambar 4.6 memberikan variasi propagasi akibat dari efek dispersi. Warna-warna tersebut diambil hanya sebagai contoh saja. Cahaya yang dikeluarkan LED atau LASER terletak di dalam spektrum infra merah dan perbedaan warna yang dipancarkan relative kecil. Dispersi chromaticadalah hasil kombinasi dari efek dispersi material dan dispersi waveguide. Dispersi chromatic dihasilkan oleh adanya tundaan group. Jika pengaruh kedua dispersi tersebut terjadi secara independent , maka keduanya boleh dijumlah. Seperti yang terlihat pada gambar 4.7, hasil penjumlahannya adalah nol untuk daerah sekitar 1300 nm. Sehingga dengan penggunaan sumber cahaya sekitar 1300 nm, distorsi pulsa selama transportasinya akan minimum, bahkan jika perlu, dapat digunakan LED dengan spektrum yang luas untuk pengganti LASER yang

38


mahal. Hanya informasi digital dipancarkan pada pulsa yang sangat pendek (kecepatan tinggi) saja yang mengalami akibat dispersi chromatic. blue Blue + red

red Blue

red

Blue

red

Blue

red

blue

red

λ

blue Blue + red

red Blue

red

Blue

red

Blue

blue

red

red

λ

The effect of Waveguide dispertion

Gambar 4.6. Pengaruh dari berbagai proses dispersi Dispersion Ps/nm.km 30

20

Chromatic dispersion

10

Wavelength(λ) (nm)

0

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

-10

-20

-30

-40

Gambar 4.7. Karakteristik tipe dispersi chomatic

Untuk cahaya dengan panjang gelombang sekitar 1550 nm dalam transport informasinya akan mengalami akibat dispersi. Hal tersebut akan membatasi jarak

39


maksimal pada satu ruas yang dapat dicapai oleh LASER dengan panjang gelombang 1550 nm.

4.2.3

Pengukuran rugi tanpa merusak

Pengukuran pelemahan dua titik merupakan metode pengukuran rugi serat optik yang sangat teliti dan pada kondisi peluncuran yang tepat. Namun metode tersebut memiliki kelemahan yaitu adanya kerusakan bagian serat. Dengan pendek diujung masukan dihilangkan dari serat yang diuji untuk mendapatkan pengukuran daya masukan. Pada keadaan tersebut bila serat terbungkus pada ujung konektor, maka teknik pengukuran rugi dengan tanpa merusak memberikan dua harapan baru (rugi sisipan dan reflektometer domain waktu optik =OTDR.) Pada pengukuran rugi sisipan pertama yang harus ditentukan adalah besarnya tingkat daya masukan dengan menyisipkan serat acuan pendek diantara sumber cahaya dan detektor. Tingkat daya keluaran diukur dengan menghilangkan serat acuan dan menghubungkan serat yang diuji diantara sumber cahaya dengan detektor optik. Rugi sisipan yaitu : IL = 10 log

p1n pout

Reflektometer optik domain waktu (OTDR) sangat berguna untuk metode pengukuran rugi dengan orientasi medan untuk menentukan keberadaan dan lokasi patahan serat optik serta untuk mengukur rugi sambungan dan rugi transmisi pada sistem pemasangan serat optik.

OTDR merupakan sistem echo pulsa optik yang

penting.

40


(a)

(b) Gambar 4.8 Diagram pengukuran rugi sisipan (a) pengukuran keluaran,(b) pengukuran acuan masukan

Gambar 4.9 diagram reflektometer optik domain waktu

41


4.3

Sambungan Kabel dan Konektor Kabel 4.3.1

Loss karena Sambungan Kabel

Suatu sambungan ideal antar dua serat optic harus mampu melakukan penyaluran cahaya optic dari medium pandu secara lengkap, sehingga tidak terjadi penurunan kualitas tampilan, sambunagn pada umumnya selalu mengalami ketidak sempurnaan yang diakibatkan adanya pengurangan terhadap daya yang ditranmisikan melalui sambungan. Jika Po dan P1 secara berturut-turut adalah daya inti yang terpandu sebelum dan sesudah melintasi sambungan. Efesiensi kopling (η ) sambungan dinyatakan :

η =

P 1 P o

dan fraksi daya ( Λ) yang hilang adalah

Λ=

P o − P 1 P o

= 1 −η

Keterkaitan antara rugi kopling (rugi transmisi) L ditunjukan dalam decibel: L = - 10 log η Penyebab rugi kopling, ada beberapa factor yang menyebabkan penurunan efisiensi kopling antara dua serat optic yaitu : -

pantulan pada bidang batas antara udara dan kaca

-

pengaturan ketepatan sumbu

-

kualitas

permukaan

ujung

dan

ketidak

ccocokan

diantara

parameter kedua serat yang koplingkan. Rugi akibat pantulan disebut rugi fresnel yang disebabkan oleh perubahan mendadak indeks bias pada ujung kedu serat yang disambungkan. Jika n1 dan no (indeks bias inti dan medium pada celah sambungan, rasio antara daya yang

42


dipantulkan terhadap daya yang dating pada kedua ujung serat disambungkan, untuk cahaya yang datang tegak lurus yaitu :

 n1 − no    n1 + n 

R = 

dan efisiensi transmisi daya adalah:

  4n1no   η F = (1 − R ) =  2  ( ) + n n 1 o   

2

Contoh untuk no (udara), indeks bias n1 berkisar antara 1,45 sampai 1,50, maka rugi pantulan pada sambungan berada dalam rentang 0,3 – 0,35 dB bila ruang celah diisi dengan cairan penyesuai indeks bias mendekati indeks bias inti, maka rugi fresnel dapat ditiadakan. Kabel biasanya dibuat dengan panjang 1 s/d 5 km.

Oleh karena itu,

diperlukan beberapa kabel yang harus disambungkan untuk menghubungkan antara terminal atau repeater .

Tergantung dari teknik penyambungan yang digunakan,

setiap sambungan akan memberikan redaman yang bervariasi antara 0,1 sampai dengan 0,5 dB. Redaman tersebut harus diperhitungkan, baik penyambungan yang dilakukan pada saat instalasi maupun penyambungan pada saat pemeliharaan kabel. 1. Core to Cladding Eccentricity

Loss ini terjadi karena axis dari core tidak sama dari cladding

Core tidak tepat ditengah

Direksi transmisi (High splice loss)

Posisi Core tepat ditengah

Direksi transmisi (High splice loss )

Gambar 4.10. Core to cladding eccentricity

43


2. Cladding Diameter Variations

Perbedaan dari diameter luar cladding akan menyebabkan loss. Jika diameter cladding dari kedua fiber yang akan disambungkan tidak sama, maka penyambungan core yang tepat tidak akan diperoleh.

Diameter fiber lebih baik

Diameter fiber baik



Gambar 4.11. Variasi diameter cladding

3. Core Ellipticity

Loss ini terjadi karena core yang tidak bulat (ellips).

Core yang ellips

menyebabkan loss sambungan yang tinggi. Loss ini mirip dengan loss karena core to cladding eccentricity Bentuk core yang tepat

Core yang tidak bulat



Gambar 4.12. Core ellipticity

4. Core diameter variations

Perbedaan diameter core dari serat yang disambung akan menyebabkan loss. Jika diameter core serat transmisi lebih besar dari diameter core serat receiving , maka

44


akan menyebabkan loss yang tinggi, sedangkan jika diameter core serat transmisi lebih kecil dari diameter core serat receiving akan mengakibatkan loss yang rendah.

Lebih kecil dari core normal

Diameter core yang tepat



Gambar 4.13. Core diameter variasions

4.3.2

Konektor Optik

Konektor Optik digunakan oleh sistem sehingga memungkinkan unit-unit optik yang terdapat di dalam sistem tersebut dapat dipindah atau diganti untuk keperluan pemeliharaan. Disamping itu, fiber juga dapat dengan mudah dipindahkan dalam hal pengukuran power optik.

Konektor-konektor optik adalah perangkat

mekanik yang akan menghubungkan fiber secara meyakinkan, bila fiber yang satu dimasukkan ke dalam yang lain (disekerup bersama-sama), core dari kedua fiber akan tersambung menjadi satu sedemikian rupa sehingga kemungkinan kehilangan daya amat kecil. Sebagai contoh, konektor yang biasanya digunakan di dalam perangkat saluran AT & T meredam signal optik sampai 0,3 dB (maksimal 0,5 dB). Tipe-tipe dari konektor yang tersedia, yaitu: -

FC/PC (kontak fisik)

- Biconic -

ST (bayonet catch)

45


-

OCCA (AT & T-NS-NL)

- Array Pengaruh dari peralatan penyambung (sambungan konektor) adalah: -

Redaman

-

Pantulan (single, multiple) Moda Noise

Gambar 4.14

46


BAB V SUMBER-SUMBER OPTIK DAN DETEKTOR

5.1 Electrical to Optical Converter

Di dalam sistem transmisi, informasi suara, gambar, atau data yang akan ditransmisikan diubah terlebih dahulu menjadi sinyal elektrik.

Sinyal informasi

elektrik yang akan ditransmisi melalui sistem Transmisi Serat Optik harus diubah terlebih dahulu menjadi sinyal optik. Untuk mengubah sinyal listrik menjadi sinyal optik diperlukan suatu sumber cahaya. Dapat dipilih berbagai tipe sumber cahaya LED atau LASER dalam berbagai versi dan untuk berbagai windows.

Dasar

pertimbangan yang diambil untuk pemilihan sumber cahaya tersebut ditentukan berdasarkan unjuk kerja kemampuan yang diinginkan serta besar biaya yang tersedia.

5.2 Light Emitting Diode (LED)

Dioda semikonduktor yang digunakan untuk meradiasikan cahaya dengan emisi yang spontan disebut Light Emitting Diode (LED). Secara garis besar, tipe LED yang tersedia dibedakan menjadi dua tipe, yaitu: -

Surface Emitting LED

- Edge Emitting LED

Gambar 5.1. Kerja LED

Cara Kerja LED

Semikonduktor tipe n memiliki sejumlah elektron bebas, sedangkan tipe p memiliki sejumlah lubang bebas. Jika semikonduktor tipe p dan n disambungkan, maka akan terbentuk suatu penghalang tenaga. Baik elektron dan hole tidak memiliki

47


cukup tenaga untuk melewati penghalang tersebut untuk berkombinasi. Apabila diberi suatu tegangan maju, maka besarnya tenaga penghalang akan turun sehingga elektron mempunyai tenaga untuk berpindah melewati sambungan. Jika elektron bebas dalam hole bertemu, maka elektron akan turun kebidang valensi, kemudian berkombinasi dengan lubang bebas tersebut. Tenaga yang dilepas pada peristiwa itu akan diubah menjadi tenaga optik dalam bentuk foton.

Gambar 5.2. Contoh LED yang digunakan pada transmisi optik

48


Gambar 5.2 memperlihatkan bahwa radiasi cahaya dari Surface LED adalah acak (random), sedangkan pada Edge LED meradiasikan cahaya dalam bentuk berkas. Oleh sebab itu, di dalam aplikasinya untuk mengumpankan daya optik ke dalam fiber harus mempertimbangkan perbedaan dari kedua tipe LED tersebut. Tabel 1 menunjukkan besar daya yang akan diumpankan ke dalam fiber single-moda dan multi-moda untuk kedua tipe tersebut.

Tabel 5.1. Rata-rata daya yan diumpan dari LED ke fiber

TYPE OF LED

Surface Emitter Edge Emitter

TYPE OF FIBER Single-moda Multi-moda -34 dBm -16 dBm -26 dBm 12 dBm

Lebar spectral untuk LED adalah: •

30 – 50 nm untuk panjang gelombang 850 nm

•

50 – 150 nm untuk panjang gelombang 1300 nm

5.3 LASER

LASER merupakan singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Untuk memahami kerja LASER, terlebih dahulu harus memahami dua aspek, yaitu:

1. Absorbsi dan Emisi Radiasi Perhatikan gambar 5.3. Quantum cahaya atau suatu paket diskrit dari energi disebut sebagai “photon”.

49


Kondisi awal

Kondisi akhir

E2

E1

absorpsi

E2 photon

Emisi spontan

E1

E2 photon

2 photon

Emisi distimulasi

E1

Gambar 5.3. Energy State Diagram 2. Teori Quantum

Atom hanya berada di dalam kondisi energi diskrit tertentu, E1, E2, dan

a.

lain-lain. b.

Perpindahan dari suatu kondisi ke kondisi yang lain: absorbsi atau

emisi cahaya (photons) c.Frekuensi radiasi v:

d.

Absorpsi photon (absorbsion of photon): absorbsi yang distimulasi

( stimulated absorbsion) e.

Emisi spontan (spontaneous emission): radiasi tidak koheren (panjang

gelombangnya berbeda) f. Emisi yang distimulasi (stimulated emission): radiasi koheren (satu panjang

gelombang) g.

proses ini disebabkan adanya foton-foton luar.

Sebuah atom atau

molekul menyerap sebuah foton dan berpindah ke level energi yang lebih tinggi

50


dengan kemungkinan transisi yang proposional dengan intensitas cahaya yang datang.

Titik hitam menyatakan posisi atom sebelum dan sesudah transisi.

Proses absorbsi, energi dikeluarkan dari gelombang bila E1 = energi dalam suatu exsited state Eo = energi dalam ground state Dimana h.

E2 > E1

Adalah suatu pancaran emisi sebuah foton dari suat atom secara

spontan (tanpa intervensi luar) turun dari level energi yang tinggi ke energi yang lebih rendah v=

E 2 − E 1 h

=

∆ E 21

h

Spontan emisi terjadi secara random dalam suatu waktu, tidak ada hubungan dengan jumlah atom setiap transisi. i. Terjadi karena sebuah atom/molekul memancarkan foton dan level energinya turun ke level yang lebih rendah. Kuantum energi atom yang dihasilkan dari stimulant emisi sefasa, frekuensi dan polarisasi sama. dengan radiasi penstimulirnya. Disamping itu, emisi yang distimulasi (stimulated emission) juga menyebabkan penguatan.

5.4 LASER Semikonduktor

Telah ditemukan bahwa cahaya semikonduktor P – N junction dapat dibangkitkan melalui “radiative recombination of infected electrons” (rekombinasi radiatif

dari

elektron-elektron

yang

diinjeksikan)

dengan

hole-hole

yang

didistribusikan di dalam material semikonduktor. Proses rekombinasi hanya terjadi di seputar (direct suroundings) junction.

Di dalam LED terdapat emisi spontan,

sedangkan di dalam LASER terdapat stimulated emission (emisi yang distimulasi). Tipe-tipe LASER ini disebut sebagai LASER semikonduktor atau semiconductor injection LASERs.

51


5.4.1

Karakteristik LASER Dioda

Karakteristik optik ke elektrik dari laser diode diperlihatkan melalui gambar 5.4. Gambar tersebut juga memperlihatkan modulasi dari sinyal optik yang dihasilkan. Output power rata-rata dari LASER dioda juga konstan pada kira-kira 1 mW.

Gambar 5.4. Karakteristik Laser Dioda

Detektor optik dipasang di dalam modul laser, berfungsi untuk mengubah sinyal optik yang diemisikan dari bagian belakang LASER dioda (power yang diemisikan ke arah fiber) menjadi sinyal elektrik dengan level yang sesuai dengan daya optik.

Sinyal elektrik ini digunakan untuk mengontrol arus bias dan arus

modulasi dari LASER dioda. Dengan demikian, power optik dijamin konstan untuk logik level 1 dan 0 sesuai yang dikehendaki.

52


5.4.2 a.

Spesifikasi Laser Panjang gelombang

Jika ingin membeli laser untuk panjang gelombang 1300 nm, perangkat yang ditawarkan boleh jadi dipetik nilai 1285-1320 nm, panjang gelombang aktualnya akan berada pada satu titik diantara batas tersebut 1300 nm merupakan nilai nominalnya b.

Waktu naik dan turun

Ukuran berapa cepat laser dapat dihidupkan atau dimatikan, diukur antara tingkat keluaran sebesar 10-90% dari nilai maksimum.

Gambar 5.5. Waktu naik dan turun

c.

Arus ambang

Arus yang paling kecil dimana laser beroperasi. Umumnya nilai sekitar 50 mA dan arus operasi normalnya adalah sekitar 70 mA

53


Gambar 5.6 Karakteristik LASER

d.

Lebar spectrum

Bandwidth cahaya yang diemisikan lebarnya sekitar 1 nm – 5 nm dengan panjang gelombang 1310 nm dengan lebar spectrum 4 nm

6 Gambar 5.7. Lebar spektrum LED dan LASER

e.

Temperature operasi

Umumnya sekitar 10 hingga 65oC f.

Tegangan dan arus

Mencantumkan tegangan dan arus operasi detector pemantau, arus pendingin, resistansi laser dan temperature serat optik g.

Daya keluaran

Daya keluaran dinyatakan dalam watt atau dBm Daya output sumber cahaya minimum dapat dirumuskan : p s

Dimana

pt

= ( pi +

pr )

adalah kehilangan daya dalam media serat optik

pr adalah level daya yang diterima oleh detektor

54


h.

Efesisnsi daya

Efesiensi daya menentukan kebutuhan daya dan persaratannya disipasi panas yang boleh terjadi, semakin kecil efesiensi, maka makin besar daya input yang diperlukan untuk menghasilkan daya output optikal, akibatnya disipasi panas yang timbul semakin besar. η =

Dimana :

P o x100% P i

P o

= daya output optikal

P i

= daya input yang diperlukan

5.5 LED (LIGHT EMITTING DIODA)

LED dapat memberikan keluaran cahaya dalam spektrum cahaya tampak seperti halnya dalam panjang gelombang 850 nm, 1300 nm, dan 1550 nm.

Gambar 5.8. LED dibungkus

Dibandingkan dengan LASER, LED memiliki keluaran daya yang lebih kecil, kecepatan switching yang lebih lambat, dan lebar spektrum yang lebih besar, karena mengalami dispersi

yang lebih besar, kekurangan itu membuatnya lebih sedikit

55


digunakan pada link data dan telekomunikasi berkecepatan tinggi, namun LED dipergunakan secara luas untuk sistem-sistem rentang pendek dan menengah yang menggunakan serat kaca dan plastik karena lebih sederhana, murah, dan tidak bergantung pada temperatur dan tidak dipengaruhi oleh energi cahaya datang dari reflaksi fresnel.Walaupun dayanya rendah membuat LED lebih aman digunakan, namun LED dapat membahayakan ketika cahaya dikosentrasikan melalui instrumen pilihan.

5.6 FOTO DETEKTOR

Foto detektor dapat diklasifikasikan sebagi berikut: -

piranti foto konduksi

-

piranti foto resistif

-

piranti foto voltaic: sel surya

-

piranti foto fungsi: foto dioda,foto trasistor

-

foto image: opto coupler Foto diodan dan foto transistor banyak digunakan secara luas sebagai foto

sensitif detektor dengan jenis :

- PN normal (PD), Pin, avalanche (APD)

Foto dioda terbuat dari bahan semikonduktor jenis Si , Ge dan InGaAs. Beberapa jenis foto dioda dengan renge panjang gelombang dan respon timenya diperlihatkan pada tabel 5.2. Tabel 5.2 Tabel klasifikasi foto dioda

Material Si

Ge

InGaAs

Type PD PIN APD PD PIN APD

Panjang gelombang (nm) 320 – 1150 600 – 1150 350 - 1100 600 – 1900 800 – 1750 800 – 1750

PIN APD

900 – 1650 900 – 1630

Respon time (ns) 2 – 5x102 3 – 10 0.1 – 4 104 102 - 104 0.5 - 2

- 0.7 0.1 – 1

56


5.7 Spesifikasi penerima cahaya

a. panjang gelombang Panjang gelombang sebagai sebuah rentang misalnya 800 – 1750 nm, dengan menetapkan frekuensi yang memberikan keluaran paling tinggi b. daya masukan optik Daya masukan optik adalah rasio daya masukan maksimum dengan daya masukan yang paling rendah yang dinyatakan dalam desibel atau watt. c. Respositifitas Ukuran besarnya arus keluaran yang diperoleh untuk setiap watt cahaya masukan, misalnya 0.8 AW-1. ini berarti bahwa arus tersebut akan mengalami kenaikan sebesar 0.8 ampere, untuk setiap watt kenaikan daya cahaya. d. Waktu respon Adalah waktu dan turun, waktu ini menentukan kecepatan switching detektor yang paling tinggi, oleh kerena itu membatasi laju transmisi maksimum. -

Pin

Gambar 5.9 Waktu naik dan turun

57


5.8 Photodetect Photodetector or

Photodetector meru merupa pakan kan elem elemen en yang yang sang sangat at pent pentin ing g di dalam dalam sist sistem em transmisi serat optik. optik. Elemen ini mengubah sinyal optik menjadi menjadi sinyal elektrik, yang selanjutnya akan dikuatkan dan diproses diproses lebih lanjut. lanjut. Hal yang sangat penting yang haru haruss dipe diperh rhat atik ikan an adal adalah ah pers persya yara rata tan n unju unjuk k kerj kerjaa dan dan komp kompat atibi ibili lita tass dari dari photodetector . Disamping Disamping itu, pemilihan pemilihan photodetector photodetector untuk aplikasi aplikasi spesifik spesifik juga mempertimbangkan besarnya biaya. Foto detector dapat diklasifikasikan sebagai berikut: -

foto ko konduksi

-

foto resistif

-

fot foto vol volttaic aic : sel sel sur surya ya

-

foto foto fun fungs gsii : fot foto o diod dioda, a, fot foto o trans transis isto tor r Foto dioda dan foto transistor banyak digunakan secara luas sebagai foto

sensitive detector dengan jenis : -

jenis PN normal (PD)

-

jenis PIN

-

jenis avalanche

58


BAB VI PENGGUNAAN DESIBEL DAN MENDESAIN DALAM RANGKAIAN SERAT OPTIK

6.1 Penggunaan Penggunaan Desibel

Penerapan konsep desibel untuk membandingkan daya yang dihasilkan oleh sebuah rangkaian atau bagian rangkaian tertentu dengan daya yang diberikan sebagai input. Secara sederhana desibel mengukur perbandingan antara daya output terhadap daya input. Desibel Desibel adalah sebuah satuan logaritmi logaritmik k dan mengikuti mengikuti aturan-atur aturan-aturan. an. Rumus matematika untuk desibel adalah : Penguatan daya (gain) dalam satuan desibel = 10 log[

daya out ]dB daya in

Contoh : Sebuah perangkat penguat daya memberikan daya output yang lebih besar dari daya yang diterima sebagai input, sehingga perangkat ini menghasilkan penguat daya Dayain = 2 mW

Amplifier

Dayaout = 6 mW

Gambar 6.1 Berapa besar penguatan (gain) dalam satuan desibel

Gain

=

10 log[

daya out ]dB daya in 6.10 −3

=

10 log[

=

10 log 3 dB

=

4.77 dBm

2.10 −3

]dB

Jadi penguatannya sebesar 4.77dB

59


Elemen attenuator dalam rangkaian dapat ditafsirkan dengan dua cara, hasil per perhi hitu tung ngan an mate matemat matis is yang yang dida didapa patt di atas atas 4.77 4.77 dB. dB. Denga Dengan n demi demiki kian an , jika jika seseorang menanyakan pada kita bagaimana hasil akhir dari contoh diatas, kita dapat menjaw menjawabny abnyaa atenuat atenuator or menim menimbul bulkan kan loss sebe sebesa sarr -4.7 -4.77 7 dB atau atau aten atenua uato tor r memberikan gain sebesar 4.77 dB. Dalam jawaban pertama, fakta bahwa yang digunakan adalah loss (rugi daya) dari gain akan memberitahukan bahwa adanya kehilangan sebaian daya atau rugi daya Desibel pada sebuah rangkaian praktis : Contoh Nyatakan setiap perubahan daya yang terjadi dalam desibel, sebuah amplifier dengan gain 12 dB dengan loss sebesar 16 dB, pelemahan (atenuasi) sebesar 6 dB dan gain sebesar 8 dB. Daya total dalam desibel d esibel dalam seluruh rangkaian : (12 + (-16) + (-6) +8 = -2 dB Hasil yang diperoleh menyatakan terjadinya los sebesar 2 dB pada rangkaian secara keseluruhan , sehingga rangkaian tersebut dapat disederhanakan seperti gambar 5.4

Dayain = 2 mW

Amplifier 12 dB

Loss 16 dB

Attenuator 6 dB

Gain 8 dB

Output

Gambar 6.2. berapakah daya output dalam satuan watt

Gain

=

-2 = 10 log[

10 log[

daya out ]dB daya in

daya out ]dB 2

-2/10 = 10 log[

daya out out ]dB 2

60


- 0.2 =

daya out 2

0.63 =

daya out 2

10-0.2 = 0.63

Dayaout = 1.26 watt

6.2 Desain Sistem

Dalam

mendesain

suatu

sistem,

ada

beberapa

faktor

yang

perlu

diperhitungkan, karena tujuan untuk mencari kepuasan dengan meyakinkan bahwa pemancar yang digunakan cukup bertenaga untuk meneruskan cahaya hingga ke ujung fiber dan bandwidth-nya pun cukup untuk membuat sistem tersebut membawa data ke laju yang lebuh tinggi. 1. Alokasi daya optik, loss atau fluks Jika sinyal terlalu lemah ketika mencapai ujung akhir sistem, maka data akan sulit dipisahkan dari derau. Ini menyebabkan sejumlah error di bit data penerimaan bertambah. Jika terjadi satu kali error dalam setiap ribuan juta bit dapat dikatakan bahwa kita memiliki bit error rate (BER). 2. Pembatasan pada daya penerima -

daya penerima harus cukup besar untuk menjaga BER pada nilai rendah

-

daya penerima harus cukup kecil untuk menjaga kerusakan pada alat penerima

3. Pembatasan pada daya transmisi Dengan alasan biaya dan keamanan, menjaga agar daya transmisi

berada

pada nilai minimum yang dapat diterima. Permasalahan, diputuskan pada penerima dan sistem, berapakah daya transmisi yang dibutuhkan. Metode pemecahan masalah: metode ini dapat diterapkan dengan baik terhadap fiber optik multimoda, single moda silica dan plastik:

61


carilah loss daya minimum yang diakibatkan oleh :

1.

serat optik, konektor, dan sambungan Carilah kemungkinan loss daya maksimum,

2.

loss akibat usia (beberapa komponen sistem akan mengalami penurunan kinerja selama waktu pakainya). Perbaikan-perbaikan, sistem diluar gedung lebih membutuhkan perbaikan ketimbang intalasi didalam gedung. Cadangan kabelnya dilebihkan. Dengan loss maksimum

3. Pemilihan

sumber

cahaya

transmisi

dengan

daya

yang

cukup

untuk

memungkinkan sistem beroperasi dibawah kondisi terburuk Contoh : Hitunglah daya pemancar minimum yang dibutuhkan dalam sistem gambar 6.3 -

loss daya minimum

-

total panjang fiber adalah 20 m + 60m +3.74 m + 20 m = 3.84 km

Gambar 6.3. Sistem transmisi serat optik

-

Serat optik telah dilihat spesifikasi dengan loss 3.5 dB/km, jadi total loss fiber adalah panjang kali loss persatuan panjang adalah 3,84 x 3.5 = 13.44 dB

62


-

Konektor : menurut katalog loss untuk jenis yang digunakan tersebut adalah 1 dB per pasangan yang dipadukan, karena ada dua paduan pasangan yang digunakan sehingga total lossnya adalah 2 x 1 = 2 dB

-

sambungan fusinya diasumsikan sebesar 0.2 dB maka total loss daya minimum : 13.44 + 2 + 0.2 = 15.64 dB

-

Mencari loss daya maksimum Periksalah di katalog yaitu loss serat diabaikan, konektor : 0.1 dB perpaduan pasangan jadi dua pasang : 0.2 dB, sambungan : diabaikan. Loss pada pemancar 1 dB jadi total aging loss 1.2 dB Bila dalam perbaikan diasumsikan loss sebesar 1.5 dB maka loss daya maksimum adalah : - loss maksimum 15.63 dB - loss aging : 1.2 dB - Loss perbaikan :1.5 dB - Cadangan : 3 dB Total loss : 15.63 + 1.2 + 1.5 + 3 : 21.34 dB Pemancar harus memasok daya yang cukup untuk mengatasi loss terburuk

dengan tetap memenuhi persaratan tingkat daya minimum pada penerima, daya minimum pemancar sedkitnya harus (-3,66 dBm) gambar 6 .4.

63


Gambar 6.4. Daya keluaran pemancar sedikitnya harus -3,66 dB

Tingkat daya minimum penerima adalah bilangan negatif dalam satuan desibel, berarti tingkat daya sangat kecil. Daya keluaran pemancar harus lebih besar dari pada nilai daya minimum adalah : Daya minimum pemancar = -25 + 21.34 = -3.66 Dbm atau 430.5 uW

6.3 Penggunaan Bandwidth Serat Optik Untuk membuat sistem yang nyata membutuhkan sumber cahaya dan sebuah penerima, keduanya

memiliki kecepatan pembalikan saklar dan membatasi laju

transmisi. Bandwidth sistem multimoda: -

bandwidth sesuikan dengan spesifikasi fiber : frekuensi x km

-

carilah rise time ( waktu naik) yaitu waktu yang dibutuhkan oleh cahaya untuk membesar 10% ke 90% dari nilai akhirnya, nilai ini merupakan ukuran frekuensi tertinggi. t r

-

=

0,35

bandwidthf iber

seberapa besar pemancar dan penerima menerima respon untuk laser 0.3 ns dan LED 5 ns

-

sumber optik fiber dan penerima

masing-masing mempunyai kecepatan

pembalikan saklar sendiri-sendiri, sehingga perlu mengkombinasikan waktu naik yang berbeda :

64


t rsys

2

t rRX

=

2

2

+ t rTX +t rFiber

Bandwidth =

0.35

t rSis

Contoh fiber multimoda : Carilah bandwidth yang dapat digunakan dalam sistem serat optik yang ditunjukan gambar 6.5.

Gambar 6.5. mencari bandwith dari sistem ini

Bandwidth fiber

= =

petikanban dwidth panjangdal amk 6

30010 2.5

= 120 Mhz Waktu naik fiber t r

=

0,35

bandwidth fiber

t rFiber

=

0,35 120 x10

6

= 2.9 ns Waktu naik cahaya dan penerima diasumsikan 2 ns dan 4 ns maka: 2

t rsys

=

t rRX

t rsys

=

4

t rsys

= 5.3ns

2

2

2

+ t rTX +t rFiber

+2

2

+ 2.9

2

65


Bandwidth sistem = Bandwidth sistem =

0.35

t rSis

0.35 5.3 x10

−9

= 66 Mhz Bandwidth single-moda,

mencari bandwidth

sama dengan multimod.

Perbedaan hanya pada dispersi. Dispersi adalah (spesifikasi fiber) x (lebar spektrum sumber cahaya) x (panjang fiber) Bandwidth =

0.44 figurdispe rsi

Contoh : hitunglah bandwidth sistem single moda yang ditunjuk pada gambar 6.6.

Gambar 6.6. Informasi yang dibutuhkan untuk mencari bandwidth sistem single-moda

Dispersi = 3,5 x 2 x 8 = 56 ps nm-1km-1 Bandwith fiber =

0.44 56 x10 −12

= 7.86 Ghz Waktu naik fiber : t r

=

0,35

bandwidthf iber

66


t r

=

0,35 7.86 x10

9

= 44.53 ps dan seterusnya Dari data yang diberikan, waktu naik pada serat optik adalah 0.3 ns dan waktu naik pada penrima adalah 2 ns. Jadi respon untuk sistem tersebut : 2

t rsys

=

t rRX

t rsys

=

2

t rsys

=

4.09

t rsys

= 2.02 ns

2

2

2

+ t rTX +t rFiber 2

+ 0.3 +0.0445

2

Bandwidth sistem : Bendwidth sistem

= =

0.35

t rSis

0.35 2.02 x10 −9

= 173.3 Mhz

6.4 Memilih Fiber dan Komponen Yang Tepat Standar fiber saat ini hanya 50/125; 62.5/125; standara ISO 11801 dan EN50173 memberikan menstadarisasi kinerja beberapa jenis fiber yaitu : OM1

dapat berupa 50/125 atau 62.5/125

OM2

dapat berupa 50/125 atau 62.5/125

OM3

hanya untuk 50/125

OS1

standar tingkat telekomunikasi single moda

67


BAB VII PENGUJIAN SISTEM 7.1 UJI kontinitas cahaya nampak

Kabel serat optik berukuran pendek dapat digunakan untuk berbagai macam sumber cahaya, tergantung pada tingkat kecerahan. Untuk menguji kabel koneksi berukuran pendek (patcord atau jumper kabel) kabel ini mudah dilepas umumnya berukuran 5 – 20 meter untuk menghubungkan serat optik dengan peralatan instrumentasi, dengan memberikan sumber cahaya maka kita bisa tahu apakah serat putus atau tidak dapat dilihat langsung pada ujung serat , bisa juga menggunakan power optik untuk mengukur intensitas cahaya sehingga dapat mengukur daya aktual pada sistem serat optik. Ada beberapa mamfaat pengunaan power meter yaitu dapat mengukur tingkat gulungan kaber serat agar tercipta rugi-rugi (bandding loss) Sumber cahaya

Sebuah sumber cahaya merupakan instrumen yang penting yang mampu memberikan keluaran cahaya sesuai dengan ukuran (panjang gelombang)

68

BAB I2

Recommend Documents