Pandu Gelombang Serat Optik

PANDU GELOMBANG SERAT OPTIK Imam Zaki A Heru Wicaksono Reza Fadillah Ryandicka Anugerah P

0510630052 0610630049 0610633063 0610633066

DEFINISI Fiber optic atau serat optik

suatu media transmisi yang berfungsi untuk menghantarkan informasi dalam bentuk cahaya. Serat optik terbuat dari bahan silikon dan

germanium yang bereaksi dengan oksigen membentuk SiO2 dan GeO2 kemudian menyatu membentuk serat kaca.

BAGIAN-BAGIAN FIBER OPTIK Core

kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana   pengiriman sinar dilakukan. Cladding materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core). Buffer Coating plastik pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan

GAMBAR BAGIAN-BAGIAN FIBER OPTIK

JENIS SERAT OPTIK BERDASARKAN CORE 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.

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-kali hingga sampai di tujuan akhirnya.

SINGLE MODE FIBER OPTIK

MULTI MODE FIBER OPTIK

MULTI MODE FIBER OPTIK DIBAGI MENJADI 2: Step indeks

Pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen atau sama. Graded 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.

PERAMBATAN CAHAYA DI DALAM SERAT OPTIK 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, karena cladding sama sekali tidak menyerap sinar dari inti.

TOTAL INTERNAL REFLECTION Pemanduan cahaya dalam serat optik menggunakan pantulan internal total yang terjadi pada bidang batas antara 2 media dengan indeks bias yang berbeda yaitu n1 dan n2. Bila indeks bias n1 dari medium pertama lebih kecil dari indek bias medium kedua, maka sinar akan dibiaskan dengan sudut i2 < i1 terhadap garis normal.

Hubungan antara sudut datang i1 dan sudut bias i2 terhadap indeks bias dielektrik dinyatakan oleh hukum Snell.

n1 > n2 Bila indeks bias medium pertama lebih besar dari indeks bias medium kedua, maka sudut bias selalu lebih besar dari pada sudut datang.

Sudut kritis atau sudut batas (i1lim) terjadi apabila sudut bias (i2) jauh lebih besar dari sudut datang (i1). Sehingga; i1=i1lim Dari pers 1, diperoleh:

i1 > i1lim Bila sudut datang lebih besar dari pada sudut kritis maka cahaya dipantulkan kembali ke media dielektrik asal (Pantulan internal total), gambar (c).

METODE ANALISIS SERAT OPTIK Tinjauan Optik Geometrik

Tinjauan Optik Fisis

TINJAUAN OPTIK GEOMETRIK Tinjauan ini membahas tentang sifat-sifat cahaya

sebagai besaran vektor, ketika merambat di dalam saluran serat optik. Terdapat dua tipe sinar yang dapat merambat

sepanjang serat optik yaitu; Sinar meridian dimana  sinar merambat memotong sumbu serat optik Skew ray dimana sinar merambat tidak melalui sumbu serat optik.

SINAR MERIDIAN (STEP INDEKS) 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.

SKEW RAY (GRADED INDEKS) 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.

Berbeda dengan kasus meridional, sudut kemiringan yang relatif terhadap sumbu serat kurang dari π/2. Bila sudut i memenuhi persamaan.

maka sinar akan mengalami pantulan dengan sudut datang sama dengan sudut pantul.

TINJAUAN OPTIK FISIS  Tinjauan

optik fisis yaitu memandang cahaya sebagai gelombang elektromagnetik yang biasa juga disebut teori mode.

 Mode

konfigurasi perambatan cahaya di dalam serat optik yang memberikan distribusi medan listrik dalam transverse yang stabil sehingga cahaya dapat dipandu di dalam serat optik.

Teori mode memandang cahaya sebagai sebuah

gelombang datar yang dinyatakan dalam arah, amplitudo dan panjang gelombang dari perambatannya.

Gelombang 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.

JENIS RUGI-RUGI PADA SERAT OPTIK Rayleigh Scattering (hamburan) (hamburan

Absorption (penyerapan)

Dispersion (dispersi)

RAYLEIGH SCATTERING penghamburannya disebabkan oleh fluktuasi termodinamika yang asli dari bahan fiber glass, sehingga ada energi cahaya yang keluar dari fiber optik.

AR = attenuasi karena Rayleigh scattering Co = konstanta (Co = 0,7 . 104 dB/km) λ = panjang gelombang (µm)

PENYERAPAN (ABSORPTION) 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.

AA = attenuasi karena absorpsi Ao = konstanta (Ao = 1,108 dB/km) λ o = konstanta (λ o= 4,58 µm) λ = panjang gelombang (µm)

DISPERSI (DISPERSION) suatu fenomena dimana sinar cahaya yang memasuki fiber pada sudut yang berbeda akan mempunyai jalur perjalanan yang berbeda pula

DISPERSI PADA STEP INDEKS Modal Dispersion

pada fiber ini pola modenya sama dengan pola microwaveguide, yang menyebabkan dispersi pulsa yang lebar dan bandwith sinyal yang terbatas. Cromatic Dispersion

terjadi bila cahaya yang mempunyai panjang gelombang yang berbeda memasuki suatu fiber optik, maka akan mempunyai waktu propagasi yang berbeda dan terjadi dispersi pulsa.

DISPERSI PADA STEP INDEKS Secara umum,dispersi pada fiber ini dapat dihitung dengan persamaan :

Ts

= multipath time dispersion (s)

l

= fiber length (m)

n1

= indeks refraksi core

n2

= indeks refraksi cladding

c

= velocity cahaya (3. 108 m/s)

DISPERSI PADA GRADED INDEKS Pada graded indeks, nilai dispersinya lebih kecil dari step indeks, karena bentuk parabolik pada Graded Indeks.

Axial Ray

Meridiona l Ray

a)Step indeks

b)Graded indeks

DISPERSI PADA GRADED INDEKS Ketika graded indeks dioptimasikan untuk lowest dispersi, maka nilainya dapat dihitung :

TG

= graded time dispersion (s)

l n1

= fiber length (m) = indeks refraksi core

n2

= indeks refraksi cladding

c

= velocity cahaya (3. 108 m/s)

a m i r Te

h i s a K