PENJALARAN CAHAYA DLM SERAT OPTIK

Numerical Aperture (NA)

NA = sin θmaks = Δ=− 212

22

1 nnn

1

2121

22

21

2 nnn

nnn −

≅−

=Δ

Step index fiber

∆ : beda indeks bias relatif

θmaks n1

n2

SI Fiber

• Semakin besar sudut masuk semakin kecilsudut datang pd batas inti-kulit semakinpendek panjang lintasan dlm serat optik.

• Penjalaran sinar dibedakan berdasar modus penjalarannya, semakin kecil sudut masuk sinar

semakin kecil modus penjalarannya.• SO menampung 1 modus single mode• SO menampung > 1 modus multimode

• Single mode Step Index

CladdingCore 8-12μm 125μm

n2 n1

Profil Indeks bias

a

• Step Index Multimode

CladdingCore 50-200μm

n2

125-400μm

n1

Profil Indeksbias

a

Higher-order mode Lower-order mode

Representasi berkas multiple mode

NAnnV aaλπ

λπ 22

221

2 =−=

( )

λπβ

β

/2/

/

12

22

21

22

2

=≤≤

−−

=

knkn

dengannn

nkb

V- parameter menentukan jumlah mode ygdpt disalurkan oleh fiber

Konstanta propagasinormalisasi b :

Mode cut off jika β/k = n2

β : konstanta propagasi

Panjang gel cut off :

Single mode fiber : V ≤ 2,405

atau V cut off : VC = 2,405

Δ=−= 222 122

21

CCC V

annnV

a ππλ

Grafik konstanta propagasi β/k thd V utk beberapa modus orde terendah

( )22

21

2 nn −≅=Ω ππθ

( )2

22 222

212

22

2

VnnaAM =−=Ω=λπ

λ

Jumlah mode yg masuk ke fiber :

Solid acceptance angle dr fiber :

Daya mengalir pd SI

21

34

1

−=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

−=

MP

PP

PP

P

total

clad

coreclad

Contoh :

Fiber a = 25 μm, n1 = 1,48; ∆ = 0,01; λ = 0,84 μm;

Hitung V; M; Pclad/P;

Jika ∆ = 0,003, hitung M dan Pclad/P;

Grafik aliran daya pd kulit dr fiber SI thd V

SM Fiber

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.

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

=2

2

)( oWr

oeErEr : jari-jari

EO : amplitudo medan listrik pd r =0

WO : lebar distribusi medan listrik

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

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

Dua polarisasi dr modus fundamental H11 pd fiber SM

• Graded Index

{

1

2121

22

21

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

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

2

)(1

211

nnn

nnn

rnar

arn

arnnn

−≅

−=Δ

=≤≤⎥⎦

⎤⎢⎣⎡Δ−

≥=Δ−≅Δ−

α

CladdingCore 50-100μm

n2

125-140μm

n1

Profil Indeksbias

r

a

GI Fiber

Perbandingan NA dr fiber yg memiliki profil α yg berbeda

Utk V besar Jumlah mode N = V2/4

atau setengah dr jml mode pd SI fiber

GI Fiber

V cut off :α21405,2 +=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