NAMA : ANINDA VIRGYNIA PUTRI

NIM : M0212013

TUGAS : OPTOELEKTRO

Analisis Ketergantungan Numerical Aperture di L-Band

Sistem Komunikasi Optik WDM 16-Channel

Wavelength Division Multiplexing (WDM) adalah teknologi dasar jaringan optik dimana

serat optik yang digunakan untuk membawa banyak saluran terpisah dan independen. WDM

pada dasarnya adalah teknik transmisi serat optik, sinyal dari panjang gelombang yang berbeda

dan optik diperkuat oleh amplifier optik seperti erbium-doped fiber amplifier yang mampu

memberikan kapasitas data yang lebih dari ratusan gigabit per detik selama ribuan kilometer

dalam mode single. Setiap saluran komunikasi dialokasikan panjang gelombang yang berbeda

dan kemudian saluran ini multiplexing oleh multiplexer ke serat tunggal. Di tempat tujuan,

panjang gelombang yang berbeda di demultiplexing dengan menggunakan demultiplexer dan

spasial dipisahkan untuk saluran penerima yang berbeda.

MODEL TEORI

Erbium memiliki beberapa sifat penting untuk penguat optik. Ion erbium (Er3+

) memiliki

tingkat kuantum yang memungkinkan untuk memancarkan pada panjang gelombang 1.540 nm,

yang memiliki daya dalam fiber optik berbasis silika. Tingkat kuantum Erbium juga

memungkinkan untuk menjadi sinyal baik di panjang gelombang 980 nm atau 1480 nm, yang

keduanya fiber berbasis silika. Erbium-doped fiber amplifier dapat memperkuat cahaya di

panjang gelombang 1500 nm pada transmisi ketiga serat optik berbasis silika.

SISTEM SETUP

Sistem ini terdiri dari 16 sinyal input (saluran), sebuah multiplexer yang ideal, dua

isolator,

pompa laser, erbium-doped fiber, Fiber Bragg Grating, demultiplexer, detektor foto PIN, low

pass Bessel filter, 3R regenerator dan BER analyzer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Ada 16 sinyal wavelength division multiplexing di daerah panjang gelombang 1570-1610 nm

(yaitu L-Band) yang memiliki 2,5 nm channel spasing. Daya masing-masing saluran adalah -30

dBm. Memompa di panjang gelombang 980 nm untuk merangsang atom erbium-doped fiber ke

tingkat energi yang lebih tinggi. Dua isolator untuk mencegah sinyal Amplified Spontaneous

Emission (ASE) menyebar ke arah belakang.

Gambar 1. 16 Saluran Sistem Komunikasi Optik WDM menggunakan EDFA

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 2 menunjukkan grafik gain amplifier sebagai fungsi Numerical Aperture dari

erbium-doped fiber amplifier. Peningkatan gain

amplifier sebagai fungsi Numerical Aperture dari

erbium-doped fiber amplifier tetap konstan (jenuh)

setelah mencapai pada tingkat tertentu untuk setiap

daya pompa. Gain amplifier meningkat ketika

Numerical Aperture tumpang tindih antara bidang

modus dan erbium ion optik. Oleh karena itu

meningkatkan daya pompa Numerical Aperture

yang diperlukan untuk memperoleh gain maksimum

menjadi kurang. Maka Numerical Aperture yang

terbaik berkisar 0,3-0,4 untuk kinerja terbaik dari

erbium-doped fiber amplifier untuk mendapatkan

gain amplifier maksimal.

Gambar 2. Grafik variasi gain amplifier terhadap

Numerical Aperture dari erbium-doped fiber amplifier pada berbagai daya pompa

Gambar 3 menunjukkan grafik variasi amplifier noise figure dari 16 saluran sistem

komunikasi optik untuk daya pompa yang berbeda

terhadap Numerical Aperture dari erbium-doped

fiber amplifier. Daya input dijaga konstan pada -30

dBm untuk mengurangi noise figure. Ketika

Numerical Aperture dari erbium-doped fiber

amplifier meningkat, noise figure dari ASE

berkurang karena penurunan ion erbium-doped ke

erbium-doped fiber amplifier dan menyebabkan

peningkatan sinyal untuk rasio noise figure pada

output amplifier dan karenanya noise figure

berkurang.

Gambar. 3: Variasi amplifier noise figure terhadap

Numerical Aperture dari erbium-doped fiber amplifier pada berbagai daya pompa.

Gambar 4 menunjukkan grafik gain

amplifier terhadap erbium-doped fiber radius.

Densitas ion erbium yaitu 1.000 ppm-wt. Gain

amplifier meningkat dengan erbium-doped fiber

radius berkurang, karena cahaya sinyal terserap

sehingga ion erbium tidak ada pada daya pompa

kecil. Gain amplifier maksimum (31,5 dB) pada 3

m erbium-doped fiber radius saat daya pompa

200 mW.

Gambar 4. Grafik gain amplifier terhadap erbium-doped fiber radius pada berbagai daya pompa.

Gambar. 5 menunjukkan grafik amplifier noise terhadap erbium-doped fiber radius.

Meningkatnya erbium-doped fiber radius, amplifier

noise juga meningkat. Hal ini terjadi karena ada

tumpang tindih antara intensitas medan modus di

pompa dengan sinyal panjang gelombang yang

mengakibatkan efisiensi pompa menurun dengan

meningkatnya erbium-doped fiber radius. Dimana

efisiensi pompa adalah perbandingan antara gain

dalam desibel dan daya pompa dalam miliWats.

Amplifier noise minimum 3,1 dB dengan erbium-

doped fiber radius 3 m ketika daya pompa 200 mW.

Sehingga kisaran 1m-3m adalah erbium-doped

fiber radius terbaik.

Gambar. 5. Grafik amplifier noise terhadap erbium-doped fiber radius pada berbagai daya

pompa.

Gambar. 6 menunjukkan Grafik BER terhadap Numerical Aperture dari erbium-doped

fiber amplifier. BER menurun ketika Numerical

Aperture dari erbium-doped fiber amplifier

meningkat. Hal ini terjadi karena noise pada ASE

yang dihasilkan dalam erbium-doped fiber amplifier

berkurang, sehingga tidak akan menurunkan sinyal

dan mengurangi tingkat error bit dari sistem

komunikasi. Oleh karena itu dapat menyimpulkan

bahwa Numerical Aperture terbaik pada kisaran 0,1-

0,3 untuk erbium-doped fiber amplifier.

Gambar. 6: Grafik BER terhadap Numerical Aperture dari erbium-doped fiber amplifier pada

berbagai daya pompa.

KESIMPULAN

Perbandingan berbagai daya pompa menunjukkan bahwa daya pompa meningkat,

amplifier gain dari EDFA meningkat dan bit error rate menurun. Amplifier gain maksimum

(31,5 dB) diperoleh pada 4 m erbium-doped fiber radius dan gain amplifier maksimum pada

Numerical Aperture 0,3. Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa amplifier gain maksimum

diperoleh saat erbium doping radius berkurang. Erbium-doped fiber radius optimum 3.06 m.

Sumber :

Kamalbir Kaur et al Int. Journal of Engineering Research and Applications

ISSN : 2248-9622, Vol. 4, Issue 1( Version 3), January 2014, pp.50-57

www.ijera.com

http://www.ijera.com/