Pandu Gelombang Serat Optik

Imam Zaki A 0510630052Heru Wicaksono 0610630049Reza Fadillah 0610633063

Ryandicka Anugerah P 0610633066Ashbir 0810631002

PANDU GELOMBANG SERAT OPTIK

Fiber optic atau serat optiksuatu 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.

DEFINISI

Core kaca tipis yang merupakan bagian inti

dari fiber optik yang dimana   pengiriman sinar dilakukan.

Claddingmateri yang mengelilingi inti yang

berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core).

Buffer Coatingplastik pelapis yang melindungi fiber

dari kerusakan

BAGIAN-BAGIAN FIBER OPTIK

GAMBAR BAGIAN-BAGIAN FIBER OPTIK

Single mode fiber optiksebuah sistem transmisi data berwujud

cahaya yang didalamnya hanya terdapat satu buah indeks sinar tanpa terpantul yang

merambat sepanjang media tersebut.

Multi mode fiber optikteknologi 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.

JENIS SERAT OPTIK BERDASARKAN CORE

SINGLE MODE FIBER OPTIK

MULTI MODE FIBER OPTIK

Step indeksPada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen atau sama.

Graded indeksIndeks 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 :

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.

PERAMBATAN CAHAYA DI DALAM SERAT OPTIK

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.

TOTAL INTERNAL REFLECTION

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

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

n1 > n2

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:

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

i1 > i1lim

METODE ANALISIS SERAT OPTIK

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.

TINJAUAN OPTIK GEOMETRIK

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)

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)

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

Modekonfigurasi perambatan cahaya di dalam serat optik yang memberikan distribusi

medan listrik dalam transverse yang stabil sehingga cahaya dapat dipandu di dalam serat optik.

TINJAUAN OPTIK FISIS

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)

Absorption (penyerapan)

Dispersion (dispersi)

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

RAYLEIGH SCATTERING

AR = attenuasi karena Rayleigh scatteringCo = konstanta (Co = 0,7 . 104

dB/km)λ = panjang gelombang (µm)

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)

AA = attenuasi karena absorpsiAo = konstanta (Ao = 1,108

dB/km)λ o = konstanta (λ o= 4,58 µm)λ = panjang gelombang (µm)

suatu fenomena dimana sinar cahaya yang memasuki fiber pada sudut yang berbeda

akan mempunyai jalur perjalanan yang berbeda pula

DISPERSI (DISPERSION)

Modal Dispersionpada fiber ini pola modenya sama dengan

pola microwaveguide, yang menyebabkan dispersi pulsa yang lebar dan bandwith sinyal yang terbatas.

Cromatic Dispersionterjadi 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 STEP INDEKS

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

DISPERSI PADA GRADED INDEKS

a)Step indeks

b)Graded indeks

Axial Ray

Meridional Ray

Ketika graded indeks dioptimasikan untuk lowest dispersi, maka nilainya dapat dihitung :

TG = graded 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

Terima Kasih