TKE 8329W

Sistem Transmisi Telekomunikasi

Kuliah 8 – Pengantar Serat Optik

Indah Susilawati, S.T., M.Eng.

Program Studi Teknik Elektro

Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer

Universitas Mercu Buana Yogyakarta 2009

Lecture 8 Telecommunication Transmission Systems

PENGANTAR SERAT OPTIK

Karakteristik serat optik:

1. Tingkap numeris (numerical aperture)

2. Penyusutan (atenuation)

3. Dispersi

Tingkap Numeris (Numerical Aperture)

Tingkap numeris (NA) didefinisikan sbg:

22

21

sin

nn

NA c

−=

= θ

Dengan θc adl sudut penerimaan, n1 adl indeks bias inti dan n2 adl indeks bias

kulit. Ilustrasi mengenai tingkap numeris diperlihatkan pada gambar 1.

Gambar 1a Tingkap numeris serat optik

Gambar 1b Tingkap numeris serat optik

Penyusutan (Atenuation)

Sifat-sifat fisik serat optik menimbulkan rugi-rugi yg disebut penyusutan atau

atenuasi.

Contoh :

Atenuasi pada 0,85 μm adl sebesar 3 dB/km

Atenuasi pada 1,55 μm adl sebesar 0,2 dB/km

Ada 2 jenis serat optik, yaitu:

1. Multimode (mode jamak)

2. Singlemode (mode tunggal)

Gambar 1c Serat optik mode jamak dan mode tunggal

Dispersi

Dispersi menyebabkan pulsa yg ditransmisikan melalui serat optik menjadi

melebar.

Ilustrasi mengenai dispersi sinyal diperlihatkan pada gambar 2.

Gambar 2 Dispersi pulsa

Akibat dispersi maka t2 > t1

membatasi jarak antar pengulang

membatasi pesat bit transmisi

Besarnya dispersi dinyatakan dgn rumusan:

Ltt

Dispersi21

22 −=

Dengan L adl panjang serat optik dlm satuan km.

Penyebab dispersi antara lain:

1. Lebar spektrum sumber cahaya

2. Karakteristik serat optik

- dispersi modal (pada serat optik mode jamak)

- dispersi material (krn cepat rambat cahaya tergantung frekuensi)

- dispersi pemandu gelombang

Lengkungan Serat

Dapat menyebabkan daya optik keluar dari serat

Terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:

- Makrobending

- Mikrobending

Ilustrasi diperlihatkan pada gambar 3

Gambar 3 Makrobending dan mikrobending

Perencanaan Daya (Power Budget)

Mrpk dasar dari perencanaan (desain) jalur telekomunikasi. Dalam setiap jalur

telekomunikasi harus dicapai:

[ Gain total – Rugi-rugi total ] ≥ 0

Sehingga

[ Pt – Pr ] – [αf + αc + αs + Fm ] L ≥ 0

Maka

L = [ Pt – Pr ] / [αf + αc + αs + Fm ]

Dengan

Pt : daya pancar

Pr : daya yg diterima

αf : penyusutan oleh serat

αc : penyusutan oleh konektor

αs : rugi-rugi sambungan total (leburan)

Fm : margin serat

L : jarak antar pengulang

Pemilihan komponen sistem:

1. Pesat bit

- Menentukan sumber cahaya yg sebaiknya digunakan (LED atau LD)

- Menentukan detektor cahaya yg sebaiknya digunakan (APD atau PIN)

2. Jarak komunikasi

- Menentukan jenis serat yg sebaiknya digunakan (mode tunggal atau

mode jamak)

- Menentukan apakah diperlukan pengulang atau repeater

3. Margin serat

- Biasanya ditentukan sebesar 6 dB in case ...

Gambar 4 Diagram perencanaan daya

(PR: jelaskan diagram di atas dengan kata-kata anda sendiri)

Sambungan Serat

� Dalam penyambungan serat hrs diusahakan agar dpt diperoleh rugi-rugi

sambungan yg rendah

� Terdapat 2 teknik penyambungan:

1. Fusi

Dua serat yg akan disambung dilebur shg meleleh dgn menggunakan

busur listrik. Perhatikan gambar 5.

2. Mekanis

Dua serat disambung dgn menggunakan struktur memandu serat.

Misalnya dgn menggunakan fastomeric mechanical splice dan elastomeric

mechanical splice. Perhatikan gambar 6 dan 7.

Gambar 5 Penyambungan serat menggunakan busur listrik

Gambar 6 Fastomeric mechanical splice

Gambar 7 Elastomeric mechanical splice

� Hal-hal yg perlu diperhatikan saat membuat sambungan serat optik:

1. Penjajaran serat

2. Pemotongan serat

3. Kebersihan serat

4. Celah udara

Gambar 8 Penyiapan ujung serat sebelum penyambungan

Komponen-komponen Sistem Optis

1. Sumber cahaya

Ada 2 jenis sumber cahaya yg sering diggunakan:

a. LED (Light Emitting Diode)

- Cahaya yg dihasilkan oleh emisi spontan

- Daya output s.d 100 μW

- Cahaya inkoheren (lebar spektrum ± 40 nm)

- Pesat bit s.d 565 Mbps

b. LD (Laser Diode)

- Cahaya dihasilkan oleh emisi yg ter-stimulasi

- Daya output s.d 25 mW

- Cahaya koheren (lebar spektrum s.d 2 nm atau 5.10-6 nm)

- Pesat bit s.d 10 Gbps

Gambar 9 Perbandingan spektrum sumber cahaya (a) LED, (b) LD Fabry-Perot dan (c) LD unpan-balik terdistribusi

2. Detektor Cahaya

Ada 2 jenis detektor cahaya:

- APD (Avalanche Photo Diode)

Mampu utk digunakan s.d 100 Gbps

Gambar 10 APD (Avalanche Photo Diode)

- PIN

Mampu digunakan s.d 10 Gbps

Gambar 11 PIN

3. Penguat (Amplifier)

Digunakan utk memperpanjang jarak antar pengulang.

Ada 2 jenis penguat, yaitu:

- Penguat semikonduktor

Perolehan berkisar antara 25 – 30 dB

Keluaran > 5 dB

Gambar 12 Penguat semikonduktor

- Doped Fiber amplifier

Dibuat dgn menggunakan serat optik silika mode tunggal yg diberi

doping erbium 100 ppm shg sering disebut sbg EDFA (Erbium

Dopped Fiber Amplifier). Perolehan penguat jenis ini mencapai 40

dB.

Gambar 13 EDFA

4. Modulator

Ada dua jenis modulasi, yaitu:

a. Modulasi langsung

- Mengatur arus bias sumber cahaya (on atau off)

- FSK (frekuensi sumber cahaya tergantung arus bias)

b. Modulasi eksternal

- Menggunakan modulator lithium niobate

- Menggunakan modulator interferometrik hubungan Y

Gambar 14 Modulator fase lithium niobate

Gambar 15 Modulator interferometrik hubungan Y