1 MODULASI OPTIK (1) Sunu Puguh (2) Gilang Sukma W (3) Ardiyan L (4) Agus Santoso (5) Reski Samma Novtriani R.S (6) Okky Faisal W (7) Bertha Yulizar (8) Kharis (9) Dewi Asri Latifah Institut Teknologi Telkom Jl Telekomunikasi No 1Dayeuhkolot Bandung 40257 Abstrac-Komunikasi
transfer
laser sebagai sumber cahaya selain LED, dan
informasi dari satu titik ke titik lain. Bila informasi
sejauh ini cara termudah untuk memodulasi
harus dikirim melewati suatu jarak, maka diperlukan
cahaya adalah dengan mengatur tingkat daya
sistem komunikasi. Dengan sistem komunikasi, alih
nya. Jumlah kekuatan cahaya muncul dari
(transfer) informasi dilakukan dengan menumpangkan
perangkat tergantung pada arus listrik yang
atau memodulasikan informasi pada gelombang
disuntikkan ke dalamnya. Namun, hubungan
elektromagnetik yang bertindak sebagai pembawa
antara input arus listrik dan daya lampu
sinyal
keluaran
informasi.
diartikan
sebagai
Gelombang
termodulasi
ini
tidak
berbanding
lurus:
kemudian ditransmisikan ke tujuan dan sinyal
menggandakan input arus tidak menghasilkan
informasi diperoleh kembali dengan demodulasi.
kekuatan cahaya ganda. 2.2 Teknik Modulasi Optik
Kata Kunci : Komunikasi, Modulasi Optik
Serat optik mendukung skema modulasi berikut, yang dikenal sebagai modulasi optik.
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang Masalah
Continuous: di optik, kita biasanya
Dalam kehidupan sehari-hari manusia tidak
menyebutnya
bisa lepas dengan yang namanya teknologi.
mirip
Manusia dituntut untuk mengembangkan
dengan perbedaan hanya berada di
teknologi dan mengikuti setiap perkembangan
sifat dari sinyal pembawa optik.
yang terjadi. Begitu juga dengan halnya dengan
optik,
banyak
teknologi
yang
dengan
modulasi
intensitas,
modulasi
analog,
Diskrit: Di sini, dikenal sebagai optik on-off
keying mirip dengan shift
menggunakan optik sehingga alat-alat tersebut
keying dengan carrier sinusoidal.
menjadi lebih canggih dan efisien.
Sinyal termodulasi terdiri dari pulsa
2. Landasan Teori
(on / off) amplitudo konstan.
2.1 Pengertian Modulasi
Teknik yang umum dipakai adalah:
Modulasi optik adalah proses pengiriman
Phase
Shift
Keying
(PSK),
informasi dengan alat pembawa sinar/cahaya;
digunakan suatu jumlah terbatas
lebih
berdasarkan fase.
kompleksnya
melibatkan
berbagai
definisi gelombang optik, seperti tingkat
Frekeunsi Shift Keying (FSK),
kekuatannya, frekuensi, atau fase gelombang.
digunakan suatu jumlah terbatas
Saat ini sistem komunikasi serat optik hampir
berdasarkan frekuensi.
seluruhnya
menggunakan
semikonduktor
2
Amplitudo Shift Keying (ASK),
OOK, RZ-OOK, CS-RZ, NRZ-DPSK dan
digunakan suatu jumlah terbatas
RZ-DPSK.
amplitudo. 2.5 Modulasi Optik
1. NRZ-OOK
Teknik ini didasarkan pada variasi daya optik
non-return-to-zero on-off-keying (NRZ-
menurut sinyal-sinyal listrik diterapkan pada
OOK) telah menjadi format modulasi
transduser elektro-optik. Disarankan untuk
dominan sistem komunikasi serat optik,
menggunakan modulasi frekuensi pulsa untuk
untuk
transmisi analog dari saluran televisi dengan
disingkat
serat optik. Penggunaan serat optik sebagai
menggunakan
media
komunikasi
transmisi
dalam
jaringan
untuk
lebih
mudahnya
menjadi
NRZ-OOK
NRZ.
NRZ
Alasan
pada
serat
optik:
awal Pertama,
komunikasi data yang menawarkan kecepatan
membutuhkan bandwidth listrik yang
data yang sangat tinggi pada kisaran gigabit
relatif
per detik.Media transmisi optik menawarkan
penerima(dibandingkan
redaman sangat rendah dan bandwidth yang
kedua, tidak sensitif terhadap noise fase
lebar.
laser (dibandingkan dengan PSK); dan terakhir,
2.3 Format Modulasi Optik
rendah
ia
untuk
pemancar
dan
dengan
RZ),
memiliki
konfigurasi
transceiver sederhana. Dalam beberapa tahun terakhir, seiring komunikasi optik
Untuk menangani gangguan linier dan
berkembang ke data rate yang lebih
nonlinier atas serat transmisi, format modulasi
tinggi, DWDM dan komunikasi optik
yang optimal menjadi solusinya. Ada banyak
jarak jauh amplifier, format modulasi
format
lingkup
NRZ mungkin bukan pilihan terbaik
penelitian. Karena mudah untuk memodulasi
untuk sistem optik kapasitas tinggi.
dan demodulasi, kebanyakan mereka adalah
Namun,
binary signaling, misalnya duobinary, VSB /
dominasinya, NRZ akan menjadi referensi
SSB, RZ, phase-shift-keying (PSK), dll.
yang baik sebagai pembanding.
modulasi
optik
dalam
karena
sederhana,
dan
Sementara, yang lain misalkan multi-level signaling, misalnya differential-quadra-phaseshift-keying (DQPSK), dan M-PAM dll. Namun,
tulisan
memberikan beberapa penting
ini
detail
format yang
kami
hanya
dan
perbandingan
modulasi
sering
akan
yang
sangat
digunakan
dalam
beberapa tahun terakhir. format modulasi
Gambar 1. Blok diagram dari pemancar
yang tercakup dalam tulisan ini adalah NRZ-
NRZ
3
Gambar 3. Blok diagram dari pemancar RZ Gambar 2. Optical spektrum sinyal NRZ dengan 10 Gbps datarate 2. RZ-OOK RZ berarti 'return to zero', sehingga lebar sinyal optik lebih kecil dari periode periode bit-nya. Biasanya sinyal clock dengan datarate sama seperti sinyal listrik yang digunakan untuk menghasilkan bentuk sinyal optik RZ. sinyal optik NRZ dihasilkan oleh suatu
modulator
dimodulasi
oleh
eksternal, deretan
Kemudian, pulsa
yang
disinkronkan dengan datarate sama dengan
Gambar 4. Optikal spektrum sinyal RZ-OOK 3. NRZ-DPSK
sinyal listrik dengan menggunakan intensitas
Dengan modulasi intensitas optik, sinyal
modulator lain. sinyal optik RZ terbukti lebih
digital
toleran terhadap nonlinieritas daripada sinyal
level daya optik sesaat. Demikian pula,
optik NRZ. Alasan ketahanan superior untuk
sinyal digital juga bisa diwakili oleh
nonlinieritas dibanding NRZ adalah mungkin
fase optik carrier dan ini sering disebut
karena
optik.
sebagai optical phase-shift-keying (PSK).
Dibandingkan dengan NRZ, ia memiliki
Pada awal komunikasi optik, karena
spektrum yang lebih luas karena lebar pulsa
kekurang-idealan
narrow tersebut. Hal ini akan menyebabkan
semikonduktor, fase optik tidak cukup
efisiensi spektrum kurang untuk RZ dalam
stabil untuk skema modulasi berdasarkan
sistem WDM.
fase. Baru-baru ini cepatnya peningkatan
pola
data
reguler
sinyal
diwakili
frekuensi sumber aplikasi
optik
sumber
laser tunggal phase-locking
oleh
laser
dan aktif
membuat PSK layak dalam aplikasi sistem optik. Secara khusus, differentialphase-shift-keying (DPSK) adalah format
4 yang
paling
sering
digunakan.
Namun,
ketika
chromatic-dispersion
Karakteristik yang sangat penting dari
diperhitungkan,
anggapan
NRZ-DPSK adalah bahwa daya sinyal
sepenuhnya benar. Modulasi fasa dapat
optik adalah selalu konstan.
dikonversi
menjadi
di
atas
modulasi
tidak
intensitas
melalui group velocity dispersion (GVD), dan kemudian
SPM
dan
mungkin
XPM
berkontribusi terhadap gelombang distorsi sampai batas tertentu [4]. Dalam sistem optik DPSK long distance dengan amplifier, noise fasa nonlinier biasanya merupakan faktor pembatas untuk sinyal optik phase-shiftkeying. Beberapa paper telah membuktikan
(a)
bahwa coding optik PSK atau DPSK rentan terhadap noise fase nonlinier, fenomena yang disebut
efek
Gorden-molleneur.
amplified
spontaneous
dihasilkan
oleh
emission
amplifier
optik
Noise (ASE) diubah
menjadi noise fasa melalui efek nonlinieritas (b)
Kerr dalam transmisi fiber, ini mengganggu
Gambar 5. Blok diagram dari NRZ-DPSK
fase
(a) pemancar dan (b) penerima
gelombang distorsi.
sinyal
optik
dan
menyebabkan
4. RZ-DPSK Dalam rangka meningkatkan toleransi sistem untuk distorsi nonlinier dan untuk mencapai jarak transmisi yang lebih jauh, return-to-zero-DPSK (RZ-DPSK) telah dibuat. Mirip dengan format modulasi NRZ-DPSK, sebagai
data
biner "0"
dikodekan atau
pergeseran fase "π" antara bit yang Gambar 6. Optical spektrum sinyal NRZ-
lebih sempit dibandingkan dengan slot bit
DPSK dengan 10Gbps dari datarate Secara intuitif, karena daya optik konstan, kinerja
NRZ-DPSK
seharusnya
berdekatan. Tetapi lebar pulsa optik
tidak
terpengaruh oleh efek nonlinieritas daya optik terkait modulasi seperti SPM dan XPM.
dan karena itu, daya sinyal optik kembali ke nol pada edge setiap slot bit. Dalam rangka untuk menghasilkan sinyal optik RZ-DPSK, harus digunakan satu lagi modulator intensitas, berbeda dengan
5 generasi
NRZ-DPSK.
5. CS-RZ
Blok diagram dari pemancar RZ-DPSK
Perbedaan utama antara CS-RZ dan RZ
ditunjukkan pada Gambar.3.7. Pertama,
konvensional adalah bahwa sinyal optik
modulator
elektrik-optik
CS-RZ memiliki pergeseran fasa π antara
menghasilkan sinyal optik NRZ-DPSK
bit yang berdekatan. Karena alternasi fase
konvensional,
dalam domain optik, tidak ada komponen
fase
dan
kemudian,
sinyal optik NRZ-DPSK ini dimodulasi
DC untuk CS-RZ.
oleh sinyal clock dengan datarate sebagai sinyal listrik melalui modulator intensitas elektro-optik.
Gamabr 7. Blok diagram dari RZ-DPSK pemancar
Gambar 9. Blok diagram pemancar CSRZ dan generasi sinyal
Gambar 8. Optical spektrum sinyal RZDPSK dengan 10Gbps dari datarate Kadang-kadang RZ-DPSK juga disebut sebagai DPSK termodulasi intensitas (IMDPSK) intensitas
karena
tambahan
bit
sinkronisasinya.
modulasi Dalam
format modulasi ini, daya sinyal optik tidak lagi konstan; ini mungkin akan menimbulkan
sensitivitas
terhadap
nonlinieritas power-related seperti SPM.
Gambar 10. Spektrum optik sinyal CS-RZ dengan datarate 10 Gbps
6 2.4 Klasifikasi Modulasi Optik
Secara umum, modulasi optis dibagi menjadi direct modulation dan indirect modulation. 1. Direct Modulation
Pada Direct Modulation arus yang mengaktifkan sumber cahaya dinyalakan dan dimatikan secara langsung untuk merepresentasikan nilai “0” atau “1” sesuai dengan data sinyal. Walaupun dianggap sebagai teknik modulasi yang paling sederhana, direct modulation dapat menyebabkan berfluktuasinya panjang gelombang yang ditransmisikan atau yang biasa disebut dengan chirping. Chirping diakibatkan oleh dinyalakan dan dimatikannya sumber optis secara langsung yang berpengaruh pada bahan semikonduktor. Akibat dari efek chirping tersebut direct modulation tidak cocok untuk digunakan pada sistem transmisi jarak jauh atau sistem transmisi dengan bit rate yang tinggi. 2. Indirect Modulation
Indirect modulation digunakan untuk sistem transmisi jarak jauh atau sistem transmisi dengan bit rate tinggi. Pada Indirect modulation, sumber optis memancar secara kontinyu dan perepresentasian data sinyal dilakukan dengan perangkat modulator eksternal. Tergantung pada sifat bahan yang digunakan untuk memodulasi sinyal, Indirect modulation dibagi menjadi absorptive modulator dan refractive modulator.
2.1 Absorptive Modulator Pada Absorptive modulator nilai koefisien absorpsi bahan akan berubah-ubah. Nilai koefisien absorpsi dapat dimanipulasi dengan Franz-Keldysh effect, Quantumconfined Stark effect, excitonic absorption. Contoh dari modulator yang memanfaatkan fenomena ini adalah Electroabsorption Modulator (EAM). EAM terbuat dari waveguide dengan elektroda untuk mengaplikasikan medan listrik dalam arah tegak lurus terhadap cahaya termodulasi. Untuk mencapai extinction ratio yang tinggi, biasanya digunakan Quantum confined stark effect (QCSE) dalam Quantum Well Structure (QWS). 2.2 Refractive modulator Bekerja dengan merubah indeks refraksi pada bahan. Efek langsung pada perubahan nilai indeks refraksi adalah perubahan fasa sinyal yang kemudian dapat dikembangkan lagi menjadi modulasi amplitude dengan penambahan Mach Zehnder Interferometer. Pemberian nama pada Refractive Modulator sesuai dengan efek yang dipakai. Refractive modulator dapat dibagi menjadi electrooptic modulator yang memanfaatkan efek elektro-optic, acusto-optic modulator yang memanfaatkan efek acusto-optic, dan magneto-optic modulator yang memanfaatkan efek magneto-optic. DAFTAR PUSTAKA http://hjciah27.blogspot.com/2009/11/modulat ion-optic.html http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_modulat or http://www.scribd.com/doc/38150044/Makala h-Optik
