Upload
ajunna-suhartono
View
131
Download
9
Embed Size (px)
Citation preview
DISPERSIDISPERSI
Apa yang terjadi jika cahaya yang melewati serat optik mengalami absobsi , hamburan Rayleigh dan salurannya mengalami microbends dan pelengkungan ?
Terjadi Rugi daya pada serat optik. Fenomena ini
menyebabkan fenomenan Attenuation Fenomena ini menyebabkan sinyal yang dikirimkan
menjadi redup
Cerah RedupAtenuasi (0,3 dB/km
Fiber optik
DispersionApa yang terjadi jika sinar yang diumpankan pada serat optik berbeda lintasannya?
Pulsa inputPulsa output
Apa yang terjadi jika sinar yang diumpankan pada serat optik berbeda panjang gelombangnya?
Menyebabkan pulsa cahaya yang dibentuk kedua sinar memuai.
Cahaya dalam serat optik menempuh banyak lintasan disebut Dispersi intermodus
Pulsa yang dikirimkan akan melebar sehingga mengakibarkan pulsa pulsa saling tumpang tindih satu dengan yang lain, dalam kasus ini informasi yang dibawa oleh pulsa menjadi rusak
1.Cara mengatasi masalah ini dengan menurunkan 1.Cara mengatasi masalah ini dengan menurunkan frekwensi pulsa sehingga jarak antar pulsa menjadi frekwensi pulsa sehingga jarak antar pulsa menjadi lebih lebar dan bila tumpang tindih tetap terjadi lebih lebar dan bila tumpang tindih tetap terjadi maka pulsa pulsa tidak akan terlalu rusak maka pulsa pulsa tidak akan terlalu rusak
2. merancang seart optik sedemikian hingga modus 2. merancang seart optik sedemikian hingga modus modus dapat merambat di dalam serat optik modus dapat merambat di dalam serat optik kecepatannya samakecepatannya sama3. merancang serat optik menyisakan hanya satu 3. merancang serat optik menyisakan hanya satu modus tunggal dan menghilangkan modus yang modus tunggal dan menghilangkan modus yang laiannyalaiannya
Bagaimana cara mengatasi dispersi intermodus?
Modus dalam serat optik
Modus serat optikModus serat optikEx
z
Direction of Propagation
By
z
x
y
k
.
S.O.Kasap, optoelectronics and Photonics Principles and Practices, prentice hall, 2001
Cahaya yang merambat dalam serat optik pada kenyataanya adalah sekumpulan gelombang EM. Gelombang EM memilki medan listrik dan medan magnet dan masing masing komponen membentuk pola tertentu dalam serat optik. Pola ini disebut modus transmisi
Cahaya yang merambat dalam serat optik pada kenyataanya adalah sekumpulan gelombang EM. Gelombang EM memilki medan listrik dan medan magnet dan masing masing komponen membentuk pola tertentu dalam serat optik.
Modus serat optikModus serat optik
Core
z
n1 x
// x
n1 y
// y
Ey
Ex
Ex
Ey
E
= Pulse spread
Input light pulse
Output light pulset
t
Intensity
Suppose that the core refractive index has different values along two orthogonaldirections corresponding to electric field oscillation direction (polarizations). We cantake x and y axes along these directions. An input light will travel along the fiber with Ex
and Ey polarizations having different group velocities and hence arrive at the output atdifferent times
© 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)
Berapa banyak modus di dalam serat optik
Jumlah modus dalam serat optik dirumuskan
Jumlah modus = ( garis tengah inti x NA x /) 2
2
. Berapa banyak modus didalam inti Garis tengah inti = 50 m
150
n=1,484
n=1,470
Garis normal
Jawab = 703 modus
Fiber optikFiber optik
Step Index Multi-mode ( serat indek bias berjenjang )
Graded Index Multi-mode ( serat indek bias bergr dasi)
Perhitungan dispersi
Pulsa input lebar pita = tp1Pulsa output lebar pita = tp2Dispersinya adalah :
Dispersi sinyal tergantung pada panjang serat, yaitu :
diberikan di data serat
L = panjang serat dalam km
2/122
12 ppmp ttt
km
dispersiLtmp
km
dispersi
Dispersi multi lintasan)
Akibat adanya ragam propagasi gelombang cahaya
cn
n
L
t
cn
Ln
n
n
c
Lnttt
mp
cmp
2
1
2
1
2
110 1
Hubungan antara dispersi intermodal dengan lebar pita (bandwidth) serat sepanjang L
dilemamunculnn
cnfL
productlengthbandwidth
jaraklebarpitaperkalianmaka
tf
mp
1
2
2
:)(
1~2
DISPERSIDISPERSI
Pada Single Mode Fiber Step Index, cara mengurangi dispersi intermodal :
MEMPERKECIL DIAMETER INTI
(shg dimungkinkan hanya satu ragam berkas sinar saja yang merambat ke dalam serat optik)
Penentuan diameter single mode :
405,2
22/12
22
1
nna
DISPERSIDISPERSI
2. Dispersi Intramodal/Kromatik
diakibatkan oleh kenyataan bahwa berkas sinar dalam serat terdiri atas sekelompok frekuensi yang dapat diasosiasikan dengan lebar pita
Ym
c
tfL
d
ndYmYm
cL
t
panjangpersatuanwaktupenyebaran
adalahpentingParameter
relatifsumberoptikspektralLebar
disp
disp
44
1
;
:
:
2
22
Dispersi total untuk kasus-kasus yang berbeda :
2/122 )()( dispmptot ttt
Contoh :Suatu serat dengan spek data sbb :Dispersi intermodal = 5 ns/kmDispersi intramodal = 100 (ps/km.nm)Linewidth = 40 nmFiberlength = 5 kmHitung :a) dispersi intermodal total,
b) dispersi intramodal total, c) total dispersi
2
2NM
Dengan :
2/11 )(2
)(2
an
NAa
16.711 Lecture 3 Optical fibers
Examples --- single mode and multi-mode fibers
1. Calculate the number of allowed modes in a multimode step index fiber, a = 100 m, core index of 1.468 and a cladding index of 1.447 at the wavelength of 850nm.
,44.91)(2 2/12
221 nn
aV
,41812
2
V
M
Solution:
a < 2.1m
2. What should be the core radius of a single mode fiber that has the core index of 1.468 and the cladding index of 1.447 at the wavelength of 1.3m.
,4.2)(2 2/12
221 nn
aV
Solution:
3. Calculate the mode field diameter of a single mode fiber that has the core index of 1.458 and the cladding index of 1.452 at the wavelength of 1.3m.
,1.10)/11(22 0 mVaw
Solution:
KUISKUIS
1. Dispersi a. menyebabkan inti memuai dan bertambah
besar saat pulsa cahaya merambat di dalamnya b.Mengakibatkan panjang gelombang cahaya
bertambah besar di dalam serat optik. c. Adalah pemuaian pulsa pulsa cahaya ketika
merambat di dalam serat optik d. Tidak akan terjadi jika sumber cahaya yang
digunakan adalah laser
2. Sebuah serat optik MM SI memiliki ukuran garis tengah 62,5 m dan apertur numerik sebesar 0,2424. Jumlah modus yang dapat merambat di dalam serat optik ini jika panjang gelombang yang digunakan 865 nm adalah
a. 1 b. 378 c. 1513,78 d. 1513
3. Dispersi intramodus a. Hanya terjadi di dalam serat optik modus
jamak b. Disebut juga sebgai dispersi kromatis c. Tidak terjadi pada serat optik modus jamak d. Tidak dapat terjadi di dalam serat optik
yang sepenuhnya dari bahan plastik
4. Apabila panjang gelombang cahaya yang ditranmisikan diperkecil, maka jumlah modus akan
a. Berkurang b. Bertambah c. Tetap sama d. Turun menjadi setengahnya di dalam serat
optik indeks bergradasi
5. Indekbias sebuah serat optik GI a. Paling tinggi nilainya di bagian tengah inti b. Biasanya lebih tinggi nilainya di daerah
mantel daripada di dalam inti c. Terus bertambah dari bagian tengah inti ke
bagian pinggiran d. Bernilai 4 dan bukannya 2 seperti pada
serat optik step index
SOALSOALHitung jumlah mode, dispersi intermodal
per km untuk serat step indeks di bawah dan λ = 820 nm
a. n1 = 1,41 ; n2 = 1,40 dan a = 50μmb. n1 = 1,45 ; n2 = 1,40 dan a = 50μm
Kemudian banding dan analisa hasil dari perhitungan di atas
Q: Tinjau fiber multimode panjang 1 Km dengan indek bias n1= 1.480 , n2= 1.465. dan ∆ = 0.10 , tentukan lebar dispersi
∆tmp= ?
Degradation In Fiber Optic CableDegradation In Fiber Optic Cable
Attenuation◦Loss of light power as the signal travels through
optical cable Dispersion
◦Spreading of signal pulses as they travel through optical cable
Multi-Mode50/62.5um core, 125um cladAtten-MHz/km: 200 MHz/kmAtten-dB/km: 3dB @ 850nmMMF has an orange jacket
Single-Mode9um core, 125um
claddingAtten-dB/km: 0.4/0.3dB
1310nm/1550nmSMF has a yellow
jacket
Laser
Laser
M uliti M ode
S ing le M ode
Core
Cross section
Cladding
LE D
Laser
M uliti M ode
S ing le M ode
Core
Cross section
Cladding
CoreCladding
Fiber TypesFiber Types