SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

PERTEMUAN 4

Dispersi• Ada tiga macam dispersi pada serat, yang disebabkan oleh tiga mekanisme

yang berbeda, yaitu :

• Dispersi Antar Mode (intermodal dispersion)

• Cahaya dari sumber masuk ke dalam serat optik multimode dirambatkan dalam beberapa mode. Setiap mode menempuh alur yang berbeda-beda, ada yang merambat sejajar sumbu inti dan ada pula yang merambat zigzag. Dengan demikian Jarak yang ditempuh oleh tiap mode akan berbeda-beda. Jarak terpendek adalah yang sejajar dengan sumbu inti. Karena kecepatan tiap mode sama, maka tiap mode akan mempunyai waktu tempuh yang berbeda.

Modus Serat Optik

• Gelombang elektromagnetik memiliki komponen medan listrik dan medan magnet yang msing-masing komponen membentuk pola-pola tertentu didalam serat optik. Pola-pola ini disebut sebagai modus transmisi

• Modus = metoda , modus transmsi = metoda pentransmisian sebuah gelombang cahaya

• Serat optik yang dapat melewatkan lebih dari saru modus disebuut sebagai serat optik modus-jamak (multimode)

• Jumlah modus selalu bilangan bulat

• Contoh : garis tengah inti = 50μm, n inti= 1,484, n cladding = 1,47, oanjang gelombang yang digunakan 850 nm, Jumlah modus = ??

Modus Serat Optik• Tiap modus merambat dengan kecepatan yang berbeda dari modus lain

sehingga menimbulkan efek dispersi intermodus

• CARA MENGATASI :

1. Merancang FO sehingga modus-modus bergerak dengan kecepatan yang sama FO indeks bergradasi (graded index)

2. Menyisakan hanya modus tunggal saja didalam serat optik (menghilangkan modus yang lain0

FO graded index :

1. Menghilangkan dispersi sampai 99 %

2. Sinyal yang menempuh jarak lebih panjang merambat lebih cepat

3. Dengan cara mengubah indeks bias secara progresif dan kontinu dari pusat inti ke bagian pinggirannya, sehingga sinar yang merambat di permukaan inti akan merambat lebih cepat dibandingkan dengan sinar yang merambat dijalur dekat pusat inti

Z = panjang Fiber OptikΔ = Perbedaan Indeks bias core dan cladding

n1= indeks bias corec = kecepatan cahaya

Jadi selisih maksimum keterlambatan waktu antara mode terendah dan tertinggi :

Dispersi intermodal disebut juga pelebaran pulsa. Dispersi intermodal bergantung pada panjang gelombang,

efeknya pada distorsi sinyal meningkat sebanding dengan lebar spektrum dari sumber optik.

Dispersi kromatis

• Cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda akan mengalami derajat pembiasan yang berbeda

• Sumber optik (LED dan laser) membangkitkan cahaya dengan kisaran panjang gelombang tertentu sehingga komponen panjang gelombang akan merambat dengan kecepatan yang sedikit berbeda pulsa cahaya akan memuai dispersi kromatik

• Dispersi kromatik merupakan kombinasi dispersi material dan dispersi bumbung gelombang

• Dispersi material disebabkan struktur atom dari bahan yang digunakan

DISPERSI :INTER : antara ;

Intermodus = antar modus

INTRA : didalam;intramodus didalam sebuah modus

tunggal

Dispersi Mode Polarisasi

• Penyebab utamanya adalah ketidaksimetrisan bentuk serat optik akibat adanya tekanan saat pengkabelan, ataupun saat instalasi.

• Dispersi ini pun akan meningkat dengan bertambahnya usia kabel optik.

Link transmisi serat optik terdiri dari elemen-elemen

KOMPONEN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

• Elemen kunci dari sistem komunikasi optik adalah :

– transmitter optik,

– kabel optik,

– receiver optik.

• Komponen tambahan adalah:

– optical amplifier,

– konektor,

– splicer, kopler,

– regenerator

Sumber Optik : (Light Emitting Diode) dan LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Beberapa karakteristik yang harus dipenuhi oleh sumber optik adalah sbb :

• Ukuran dan konfigurasi kompatibel dengan cahaya yang dimasukkan ke

• dalam serat.• Mempunyai akurasi yang tinggi dalam mengkonversi sinyal

listrik masukan• untuk mengurangi distorsi dan derau.• Cahaya yang dihasilkan berada pada panjang gelombang di

mana serat mempunyai redaman dan dispersi rendah, dan di mana detektornya dapat bekerja secara efisien.

• Kemudahan dalam memodulasi sinyal.• Cahaya yang dihasilkan harus dapat di-couple ke dalam serat

dengan efisien agar menghasilkan daya optik yang cukup.• Menghasilkan cahaya dengan lebar pita frekuensi yang cukup

sempit untuk meminimumkan dispersi.

Pita Energi

• Atom dalam pendekatan modern digambarkan dengan pita-pita energi yang diskrit.

Panjang gelombang (λ) = 1,24 / Eg (eV)

• Persamaan empiris untuk menentukan energi gap ternary alloy :

– Eg = 1,424 + 1,266x + 0,266x2

– X = mole fraction

• Persamaan empirin untuk menentukan energi gap quaternary alloy :

• Eg = 1,35 – 0,72y+0,12y2

Contoh soal :

1. Berapa panjang gelombang yang dihasilkan oleh Ga1-x Alx As, jika x = 0,07

2. Berapa panjang gelombang yang dihasilkan oleh alloy In Ga As P dengan nilai x = 0,26

Quantum efficiency and LED Power

• The internal quantum efficiency in active region is the fraction of the electron-hole pairs that recombine rediatively.

• If the radiative recombination rate is Rr and the non radiative recombination rate is Rnr , than the internal quantum efficiency ηint is the ration of the radiative recombination rate to the total recombination rate

ηint = Rr / (Rr + Rnr )

Quantum efficiency and LED Power

• If the current injected into the LED is I, then the total number of recombination per second is

• (Rr + Rnr = I/q

• Sehingga Rr = ηint I/q

• Rr is the total number of photon generated per second and that each photon has energy hf, then the optical power generated internally to the LED is Pint =

ηint hf (I/q) = ηint hcI/qλ

• Contoh soal

TUGAS

1. Cara Kerja Laser diodes

2. Jelaskan tentang splicing (penyambungan)

Fusi Splicing

Mechanical Splicing

1. Jelaskan tentang Coupling

Splitter

Combiner