Fakultas Teknik Elektro 1

PENJALARAN CAHAYA DLM

SERAT OPTIK

Fakultas Teknik Elektro 2

Numerical Aperture (NA)

NA = sin maks = 21

2

2

2

1 nnn

1

21

2

1

2

2

2

1

2 n

nn

n

nn

Step index fiber

∆ : beda indeks bias relatif

maksn1

n2

Fakultas Teknik Elektro 3

SI Fiber

• Semakin besar sudut masuk semakin kecil

sudut datang pd batas inti-kulit semakin

panjang lintasan dlm serat optik.

• Cahaya menjalar dibedakan berdasarkan jumlah

modus yg menjalar, semakin kecil sudut datang

cahaya semakin kecil nomor modus cahaya

yg menjalar.

• SO menyalurkan 1 modus single mode

• SO menyalurkan > 1 modus multimode

Fakultas Teknik Elektro 4

• Single mode Step Index

Cladding

Core 8-12m

n2

125m

n1

Profil indeks

bias

a

Fakultas Teknik Elektro 5

• Step Index Multimode

Cladding

Core 50-200m

n2

125-

400m

n1

Profil indeks

bias

a

Fakultas Teknik Elektro 6

Higher-order mode Lower-order mode

Representasi berkas multiple mode

Fakultas Teknik Elektro 7

NAnnV aa

22

2

2

12

/2

/

/

12

2

2

2

1

2

2

2

k

nkn

dengan

nn

nkb

V- parameter menentukan jumlah modus

yg menjalar dlm SO

Konstanta propagasi

normalisasi b :

Mode cut off jika β/k = n2

β : konstanta propagasi

Fakultas Teknik Elektro 8

Panjang gelombang cut off :

Single mode fiber : V ≤ 2,405

Atau V cut off : VC = 2,405

222 12

2

2

1

CC

CV

annn

V

a

Fakultas Teknik Elektro 9

Fakultas Teknik Elektro 10

Grafik β/k thd V utk beberapa modus orde terendah

Fakultas Teknik Elektro

V-Number and Fiber Modes

2.405

Fakultas Teknik Elektro 12

Fiber Modes

Fakultas Teknik Elektro 13

2

2

2

1

2 nn

2

22 22

2

2

12

22

2

Vnn

aAM

Jumlah mode yg masuk ke fiber :

Solid acceptance angle dr fiber :

[Sterad]

Fakultas Teknik Elektro 14

Daya mengalir pd SI

2

1

3

4

1

MP

P

P

P

P

P

clad

coreclad

Contoh :

Fiber step index a = 10 μm, n1 = 1,48; ∆ = 0,001; λ = 1,3 μm;

Hitung V; Ω; M; Pclad/P; λc;

Jika ∆ = 0,03, hitung M dan Pclad/P;

Fakultas Teknik Elektro 15

Grafik aliran daya pd kulit dr fiber SI thd V

Fakultas Teknik Elektro 16

SM Fiber

2

2

)( oW

r

oeErE

Parameter penting/dasar dr SM fiber adalah MFD (Mode Field

Diameter).

MFD ditentukan dr distribusi medan modus dr modus

fundamental LPo1.

Pada SM fiber tidak semua cahaya yg merambat pd fiber

melalui inti.

r : jari-jari

EO : amplitudo medan listrik pd r =0

WO : lebar distribusi medan listrik

)879.2619.165.0( 62/3 VVaWo

Fakultas Teknik Elektro 17

Distribusi cahaya di SM fiber diatas panj gel cut off-nya.

Utk distribusi Gaussian MFD sebesar lebar 1/e2 dr daya optis.

Fakultas Teknik Elektro 18

Dua polarisasi dr modus fundamental H11 pd fiber SM

Fakultas Teknik Elektro 19

• Graded Index

1

21

2

1

2

2

2

1

0.......;.........21

;.......)1(21

2

)(1

211

n

nn

n

nn

rnar

a

rn

arnnn

Cladding

Core 50-100m

n2

125-

140m

n1

Profil Indeks

bias

r

a

Fakultas Teknik Elektro 20

GI Fiber

Perbandingan NA dr fiber yg memiliki profil α yg berbeda

Fakultas Teknik Elektro 21

Utk V besar Jumlah modus M = V2/4

atau setengah dr jml mode pd SI fiber

GI Fiber

V cut off :

21405,2 CV

Utk α = 2 pd GI :

harga VC = 3,401 atau √2 kali lebih besar dr pd SI.

Harga λC akan 1/(√2) lebih pendek dr pd SI

Jumlah modus :

2

12

1

22 2

22

annkaM

Fakultas Teknik Elektro 22

Latihan :

Fiber graded index, α = 2, a = 10 μm,

n1 = 1,48; ∆ = 0,001; λ = 1,3 μm;

Hitung n(r); NA(r); Vc; M; λc;