Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 1 FIBER JOINT Ref : Keiser, Palais
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 1
FIBER JOINT
Ref : Keiser, Palais
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 2
Sambungan
• Sambungan fiber dng fiber :
– Permanen splice
– Tdk permanen konektor
• Parameter redaman sambungan :
– Distribusi daya masukan ke sambungan
– Jarak sumber optik dan sambungan
– Ukuran dan karakteristik ke dua ujung fiber
– Kualitas permukaan ujung fiber
Efisiensi gandengan :
E
commF
M
M
Mcomm : jumlah common mode
ME : jumlah mode di fiber pengemisi
Loss gandengan : FFL log10
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 3
Distribusi modus berbeda berkas optik memancar dr
fiber menghasilkan loss gandengan berbeda
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 4
Misalignment mekanis
• Jenis misalignment utama :
– Separasi longitudinal, terjadi jika fiber memiliki
sumbu sama tetapi memiliki celah s
– Misalignment sudut (angular), terjadi jika dua
sumbu membentuk suatu sudut shg permukaan
ujung fiber tidak sejajar
– Axial/lateral displacement, terjadi jika kedua
sumbu fiber terpisah sejauh d.
• Misaligment paling banyak terjadi : axial
displacement
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 5
Jenis misaligment mekanis
θ
d
a
d
a
(a) Separasi longitudinal
(b) Angular misalignment
(c) Lateral displacement
s
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 6
Axial/lateral displacement
d
a
d
a
Common core area
2
2
,4
12
arccos2
a
d
a
d
a
d
A
A
F
commstepF
Efisiensi gandengan fiber SI :
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 7
2
2
2
2
,2
564
12
arccos2
a
d
a
d
a
d
a
d
P
PTgradF
a
dgradF
43
81,
Efisiensi gandengan fiber GI :
Jika d/a < 0,4 :
Efisiensi gandengan SM : 2
/
,
Wd
latSM e
W : jari-jari Mode Field
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 8
Separasi
2
tan c
Fsa
a
22
2
,424
)14(4
ZZ
ZlongSM
Efek loss jika ujung fiber terpisah sejauh s
Efisiensi gandengan Fiber SI :
θC : sdt kritis fiber
Efisiensi gandengan Fiber SM :
2
22/ WnsZ
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 9
Angular misalignment
sincossin
sin)cos1(cos
sinsin
)cos1(cos
2
1arcsin
11
1arcsin
11
1
2
1cos
22
22
cc
c
c
c
F
y
p
yyyqppp
322
3
sincos
cos
c
cq
Efisiensi gandengan Fiber SI (mode memancar seragam):
Efisiensi gandengan Fiber SM :2
2
,
Wn
angSM e
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 10
Perbandingan redaman dr 2 hasil percobaan sumber LED, fiber GI :
(1) a = 50 μm, panjang 1,83 m
(2) a : 55 μm, panjang 20 m
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 11
Contoh
• Fiber SM memiliki frek normal V = 2,40,
indeks bias inti n1 = 1,47, indeks bias kulit
n2 = 1,465 dan diameter inti 2a = 9 μm.
– Hitung loss sambungan jika terjadi lateral offset
1 μm.
– Hitung loss sambungan jika terjadi angular
misaligment 1o pd panj gel 1300 nm.
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 12
Loss berkaitan dgn perbedaan fiber
Perbedaan dimensi dan karakteristik fiber yg
disambungkan akan menambah loss gandengan.
utk
Profil indeks bias berbeda :
1
2
2
)( RE
ER
F
ER
ERutk
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 13
NA berbeda
Fiber (E)
1
0
02
)(E
R
NAF NA
NA)0()0( ER NANA
)0()0( ER NANA
utk
utk
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 14
Jari-jari fiber berbeda
1
2
)(E
R
aF a
aER aa
ER aautk
utk
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 15
Penyiapan muka ujung fiber
• Agar cahaya tidak dihamburkan di sambungan, ujung fiber harus dibuat rata, tegak lurus thd sumbu fiber dan halus.
• Teknik Grinding dan polishing:– dpt menghasilkan permukaan fiber yg halus dan tegak lurus
sumbu fiber
– perlu banyak waktu dan ketrampilan operator.
– Diaplikasikan di lingkungan terkendali spt laborat, pabrik.
– Tdk cocok utk di lapangan
• Teknik controlled-fracture :– Didasarkan pd cara score-and-break
– Fiber dibentangkan diatas permukaan lengkung dan ditarik, selanjutnya dipotong dng sejenis pisau.
– Dihasilkan ujung permukaan yg sangat halus dan tegak lurus sb fiber
– Perlu pengendalian curvature dr fiber dan besarnya tarikan.
– Jika tidak tepat beberapa crack.
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 16
• Akibat ketidak tepatan menghasilkan :
– Lip
– Rolloff, kondisi sebaliknya dr lip
– Chip, frakcture setempat
– Hakle, ketidak teraturan ujung fiber
– Mist, spt hakle tapi lebih sedikit
– Spiral/step, abrupt change di ujung fiber
– Shattering, akibat fracture tak terkendali dan tak dpt
didefinisikan karakteristik permukaannya.
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 17
Prosedur controlled-fracture penyiapan ujung fiber
Contoh ketidak tepatan pemotongan ujung fiber
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 18
Fiber splicing
• Teknik splicing :
– Fusi : menyatukan kedua ujung fiber secara termal (di-las)
– V-groove : menyatukan kedua ujung fiber dgn lem.
– Tube mechanical splice : pipa terbuat dr bahan elastis
– Loose-tube splice : menggunakan pipa segiempat, lengkungan
fiber mengakibatkan pipa berputar menempatkan fiber di salah
satu ujung.
– 3-rod : menggunakan 3 tongkat bulat.
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 19
Fusion splicing
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 20
Fused splicer active alignment
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 21
V-groove splicing
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 22
Elastic tube splicing
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 233-rods splicing
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 24
Konektor
• Persyaratan konektor yg baik :
– Loss gandengan rendah
– Interchangeability/compatibility
– Mudah pemasangan pd fiber
– Sensitifitas lingkungan rendah
– Murah dan konstruksi andal
– Mudah penyambungan (buka-sambung)
• Jenis konektor :– Butt-joint
• Straight sleeve
• Tapered sleeve
– Expanded beam
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 25
(c )
(a) Straight sleeve (b) Tapered sleeve (c ) Expanded beam
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 26
Ferrule connector
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 27
Biconical connector
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 28
Expanded beam connector
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 29
Efisiensi gandengan konektor SM fiber :
qu
ffSM eqnn
nn /
31
2
3
2
1,
416
/2
/
/
/
1
sin1sin21
3
2
12
2
2
2
1
22
2
1
222
nk
WW
kWsG
kWdF
Gq
kW
GFGFu
n1 = indeks bias inti
n3 = indeks bias media antar fiber
λ = panjang gel sumber
d = lateral offset
s = longitudinal missaligment
θ = angular missalignment
W1 = 1/e mode-field radius dr fiber kirim
W2 = 1/e mode-field radius dr fiber terima
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 30
Parts of a Fiber Optic Connector
Fakultas Teknik Elektro & Komunikasi 31
Konektor Multimode Konektor Singlemode
Konektor SFF Konektor FC