Introduksi

Jenis Informasi Gelombang Pembawa

Suara, musik kualitas sedang

MW : 550 s.d 1500 kHz

Musik kualitas tinggi FM : 88 s.d 108 MHz

Siaran televisi analog VHF : 40 s.d 216 MHzUHF : 470 s.d 960 MHz

Link telepon antar kota (± 1000 saluran)

Gel. Mikro : di atas 1 GHz

Jenis Informasi Gel Pembawa

Satelit Komunikasi Gelombang mikro : diatas 10 Ghz

??? (Big Oppurtunity = kesempatan aplikasi yang luas)

Gelombang Cahaya: diatas 1014 Hz

Komunikasi optik

• Melalui Udara (Free Air)

• Untuk link (non permanen) di tengah medan yang sulit

• Jarak terbatas• Terhalang kabut dan

hujan

Komunikasi optik(2)

• Melalui ruang Angkasa

• Untuk komunikasi antar satelit

• Keuntungan dibandingkan gelombang mikro adalah: antena lebih kecil dan ringan

Keuntungan di banding Gel Mikro (lanjut)

• Daya yang diperlukan lebih rendah• Lebih kebal terhadap interferensi• Laju data yang dapat dicapai lebih tinggi

(Hukum Shanon)• Tentu ada kelemahannya juga : sistim

yang rumit untuk pengarahan sinyal (masalah Line Of Sight) antara lain goyangan getaran satelit akibat tumbukan partikel kosmis

Melalui serat Optik (Fiber Optic)• Keuntungannya:• Kapasitas informasi Sangat besar• Bebas dari gangguan medan elektromagnetik• Bebas dari cakap silang (cross talk)• Tidak dapat disadap• Tidak menimbulkan bahaya hubung singkat dan

loncatan listrik• Bebas dari “Ground –Loop• Kecil dan ringan (dibanding kawat tembaga)

Melalui Penyalur cahaya• Tidak dipergunakan

karena goresan dan kotoran dapat mengganggu pantulan

• Bila dua batang penyalur cahaya saling bersinggungan memungkinkan cahaya bocor (efek pembiasan)

Mengapa atau bagaimana bisa

• Disini terdapat satu prinsip dalam Fisika optik yang disebut PANTULAN DALAM TOTAL

Model Serat OPtik

Tentang diameter

• Diameter serat optik dibuat sangat kecil• Diameter inti sekitar 50 m sementara

diameter selubung sekitar 125 m• Alasan kekuatan bahan, jari-jari

kelengkungan yang diperbolehkan tergantung dari diameter inti, kemudian penghematan bahan

Alasan kekuatan bahan

Aperture Numerik

Pada permukaan masukan

'sinsin 10 nncos1 n

Syarat pantulan dalam total

1

2sinnn

2

1

21cos

nn

Sehingga:

2

1

210 1sin

nnnn atau 2

2210 sin nnn

22

21

0

1sin nnn

Jadi22

21

0

1sin nnnMAX bila

20

22

21 nnn

1 bila20

22

21 nnn

Max = sudut penerimaan

Aperture Numerik = 22

21 nnAN

Jari-jari kelengkungan

Dalam segitiga ABC berlaku ATURAN SINUS :

ACBC

20

1 180sinsin

Dengan memperhatikan 220 sin180sin

2dRBC

2dRAC

Dalam segitiga ACD :

ACACCD

sin180sinsin 01

dengan RCD

22dd

Sehingga :

sin

2

sin 1

dR

R

karena

ACBC21 sinsin

maka

12 sin

2

2sin

dR

dR

sin

2

sin 2

dR

R

Dan karena 22dd

21 sinsinsin

Syarat pantulan dalam total :

1

21sinnn

1

22sinnn

Tetapi 12 sinsin Sehingga yang lebih menentukan

adalah1sin

1

2sin

2nn

dR

R

Atau

RR

nn d

2

1

2sin

untuk

2d

(harga minimum dari

2

2

1

2sind

d

RR

nn

Sebagai contoh : serat optik dengan n1 =1,50 dan n2 = 1,48, sementara d =1 mmTentukan sudut kritis untuk serat optik ini bila kondisinya lurusKemudian apabila melengkung atau membelok, berapa Jari-jari kelengkungannyaAgar perubahan sudut kritis tidak lebih dari 1 %

0.98750,148,1sin

1

2 nn

kUntuk serat optik yangLurus :

080.630.987arcsin k

Bila serat optik melengkung dengan syarat perubahan tidak lebih dari 1%

%1'

k

kk

01.0'

k

kk

kkk '01.0 sehingga '01,1 kk

00 81.4362.8001,1

2

2

1

2'sind

d

k RR

nn

5,05,0

50.148,143,81sin 0

RR

5,05,0

50.148,1989,0

RR

Kaitan dengan NA cossin 10 nn Merupakan sudut masuk sinar

Ke dalam serat optik

2

0

1 sin1sin nn Sehingga

22

222

221

0

1sind

d

RR

nnn

22

0212

220

212

sin

sin2

nnn

nnndR

Atau sebaliknya

Sinar / Cahaya

• Yang kita bahas adalah sinar meridional• Yaitu sinar yang dalam perambatannya

setiap kali memotong sumbu serat optik• Garis sumbu terwakili titik pusat pada

tampak penampang masukan

Sinar skew

• Sinar yang bukan meridional, atau sinar ulir karena bergerak spiral tak pernah memotong sumbu serat optik

ABAD

ADAC

ABAC

cos

s sincoscos

Syarat pantulan dalam total1

2sinnn

atau

2

1

21cos

nn

sehingga2

1

21sincos

nn

s

Jika Sudut masuk sinar skew:sss nn sinsin 0

'1

22

210 sincos nnn s

Sudut penerimaan sinar skew

cossin

cossin max

0

22

21

max

n

nns

Mana yang lebih besar sudut datang sinar meridional atau sinarSkew??

Profil Indeks Bias serat optik jenis step indeks

Persoalan Panjang lintasanPanjang lintasan sinar :

'secABAC

Untuk serat optik sepanjang l

'seclLUntuk sinar skew :

secsec

cossec '

'

llLs

Dipersi

Peristiwa dispersi

• Terjadi perbedaan panjang lintasan gelombang cahaya untuk sudut datang yang berbeda

• Karena seluruh gelombang optik berjalan pada inti dengan indeks bias sama n1 maka kecepatan gelombangnya akan sama

• Akibatnya waktu tempuh tiap gelombang akan berbeda-beda

• Pulsa di input serat optik tajam dengan durasi singkat akan berubah menjadi pulsa yang tumpul dengan durasi lebih lebar

• Mengingat prinsip frekuensi yang berkebalikan dengan durasi, maka lebar pita frekuensi sinyal output akan lebih pendek di banding lebar pita sinyal input (ada loss frekuensi)

Graded Indeks

Profil indeks

Indeks bias n10 tertinggi didalam inti pada sumbuSementara n1(r) adalah nilai indeks bias yang berubah seiring perubahan jarak dari pusat, a = jari-jari inti serat optik, = penentu profil (bila =2 maka parabolik, memiliki dispersi paling minimal)

10

210

nnn

Serat optik multi mode

• Serat optik Step index• Serat optik Graded index