TEKNIK OPTOELEKTRONIKA

Transkripsi

1 RENCANA PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS) TEKNIK OPTOELEKTRONIKA OLEH : PROF. ADHI SUSANTO, M.SC., PH.D. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA 2004

2 Nama Matakuliah : Teknik Optoelektronika Kode/SKS : TKE 52O / 3SKS Prasyarat : - Status Matakuliah : Pilihan Deskripsi Singkat Matakuliah : Matakuliah Teknik Optoelektronika mempelajari konsep dan teori yang terkait dengan Teknik Optoelektronika, bagian-bagian sistem optoelektronis, serta penerapannya. Materi Teknik Optoelektronika meliputi : Pendahuluan; Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis; Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika, dan Penerapan Optoelektronika. Matakuliah ini diberikan pada semester 6 dan bersifat pilihan bagi mahasiswa Program Studi Teknik Elektro. Matakuliah prasyarat tidak ada. Sebagai matakuliah pilihan maka beberapa materi pembelajaran diberikan dalam bentuk diskusi dengan mengingat perkembangan Teknik Optoelektronika. Contoh - contoh yang diberikan akan selalu disesuaikan dengan perkembangan tersebut. Tujuan Pembelajaran : Setelah menyelesaikan mata kuliah ini mahasiswa dapat memahami konsep, latar belakang, serta penerapan Teknik Optoelektronika yang meliputi : Pendahuluan; Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis; Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika, dan Penerapan Optoelektronika.

3 Materi Pembelajaran : 1. Pendahuluan 1.1 Pengertian Optoelektronika 1.2 Spektrum Operasional Optoelektronika 1.3 Sejarah Singkat Perkembangan Optoelektronika 1.4 Daya Tank Optoelektronika 2. Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis 2.1. Sistem Optoelektronis 2.2. Subsistem Pemancaran Isyarat Diode Pancar Cahaya (LED) LED Pancar Permukaan LED Pancar Pinggir Diode Laser Suntikan Pemancaran Isyarat 2.3. Subsistem Pengolahan Isyarat Ragam Modulasi (Pengolahan isyarat analog dan digital) Sistem Penyaluran Isyarat Pengantarmukaan (Interfacing) 2.4. Subsistem Penerimaan Isyarat Optis Fotodiode PIN Fotodiode Guguran (APD) Fototransistor 3. Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika 3.1. Sumber-Sumber Elektroluminesens Dasar Teori LED Sifat-sifat Fisis LED Watak-watak Elektris LED Data Watak LED Perancangan Kondisi Terburuk 3.2. Diode LASER Umum Konsep Bidang Semu Fermi Konsep Penguatan Optis pada Bahan Semihantar

4 3.2.4 Diode Laser Sambungan Semacam Diode Laser Sambungan Bermacam Ganda Struktur Laser Watak Cahaya Arus Laser Laser Lapis 20 µm Laser Lapis Sempit 3 µm Pengaruh Suhu pada Daerah Kerja Laser Lapis Struktur Mode Pelaseran 3.3. Teknologi Serat Optis Teori Sinar pada Serat Optis Teori Sinar pada Serat Berteras Seragam Analisis Teori Sinar pada Serat Optis Berteras Takseragam 3.4. Kabel Serat Optis Penjelasan Umum Unjuk-Kerja Serat Optis yang Dituntut Perencanaan Kabel 3.5. Fotodetektor Umum Pendeteksian Isyarat Cahaya Efek Fotoelektrik Fotodiode PN dan PIN Fotodiode Guguran (Avalanche Photodiode, APD) Model Untai Fotodiode PIN Model Untai Diode Guguran APD Derau dan Isyarat Minimum yang Dapat Terdeteksi Peroleh Guguran (Avalanche Gain) 3.6. Optoisolator Umum Komponen Pemancar Cahaya Medium Optis Fotodiode Tingkat Penguat Watak Parameter Optoisolator 4. Penerapan Optoelektronika 4.1 Penerapan LED sebagai Piranti Peraga

5 4.1.1 Peraga Grafik Balok (Bar Graph Display) Peraga Indikator Posisi Peraga Karakter Peraga dengan Penyinaran Belakang (Back Lighting) 4.2 Penerapan LED dan Fotodetektor untuk Deteksi Asap 4.3 Penerapan Optoisolator Penggunaan Optoisolator dalam Bidang Elektronika Penerapan Optoisolator pada Pengendalian Daya 4.4 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Telekomunikasi Sistem Transmisi Analog Sistem Transmisi Digital Pertimbangan Sistem 4.5 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Militer 4.6 Penerapan Optoelektronika pada Peralatan yang Bergerak 4.7 Penerapan Optoelektronika di Bidang Instrumentasi, Robotika, dan Kedokteran 5. PERKEMBANGAN DAN IMPLEMENTASI TEKNIK OPTOELEKTRONIKA (TUGAS MANDIRI DAN PRESENTASI KELOMPOK) Outcome Pembelajaran : 1. Menjelaskan pengertian optoelektronika; menjelaskan spektrum operasional optoelektronika; menjelaskan sejarah singkat perkembangan optoelektronika; menjelaskan daya tarik optoelektronika. 2. Menjelaskan sistem optoelektronis; menjelaskan subsistem pemancaran isyarat yang terdiri atas diode pancar cahaya (LED), LED pancar permukaan, LED pancar pinggir, Diode laser suntikan dan proses pemancaran isyarat; menjelaskan subsistem pengolahan isyarat yang terdiri atas ragam modulasi, sistem penyaluran isyarat dan pengantarmukaan; menjelaskan subsistem penerimaan isyarat optis yang terdiri atas fotodiode PIN, fotodiode guguran, serta fototransistor. 3. Menjelaskan sumber - sumber elektroluminesens yang terdiri atas dasar teori LED, sifat - sifat fisis, watak elektris, data watak serta perancangan kondisi terburuk; menjelaskan diode laser mengenai konsep bidang semu Fermi, konsep penguatan optis pada bahan semihantar, diode laser sambungan

6 semacam dan bermacam ganda, struktur laser, watak cahaya arus laser, laser lapis 20 µm, laser lapis sempit 3 µm, pengaruh suhu pada daerah kerja laser lapis dan struktur mode pelaseran; menjelaskan teknologi serat optis yang terdiri atas terori sinar pada serat optis, teori sinar pada serat berteras seragam serta analisis teori sinar pada serat optis berteras takseragarn; menjelaskan kabel serat optis yang terdiri atas unjuk-kerja serat optis serta perencanaan kabel; menjelaskan fotodetektor yang terdiri atas pendeteksian isyarat cahaya efek fotoelektrik, fotodiode PN/PLN, fotodiode guguran (APD), model untai fotodiode PIN, model untai diode guguran APD, derau dan isyarat minimum yang dapat terdeteksi serta peroleh guguran; menjelaskan optoisolator yang terdiri atas komponen pemancar cahaya, medium optis, fotodiode, tingkat penguat serta watak parameter optoisolator. 4. Menjelaskan penerapan LED sebagai piranti peraga (antara lain: Grafik Balok (Bar Graph Display), Indikator Posisi, Peraga Karakter); menjelaskan penerapan LED dan fotodetektor untuk deteksi asap; menjelaskan penerapan optoisolator (antara lain dalam bidang elektronika dan pengendalian daya); menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang telekomunikasi (antara lain sistem transmisi analog, digital, dan pertimbangan sistem); menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang militer, peralatan bergerak, instrumentasi, robotika dan kedokteran. 5. Mempresentasikan dan mendiskusikan secara kelompok hasil yang diperoleh dan browsing internet mengenai perkembangan dan implementasi optoelektronika. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKBM) : Minggu ke Topik (Pokok Bahasan) Metode Pembelajaran Pendahuluan 1.1 Pengertian Optoelektronika 1.2 Spektrum Operasional Optoelektronika 1.3 Sejarah Singkat Perkembangan Elektronika 1.4 Daya Tarik Optoelektronika

7 2. 2. Bagian Bagian Sistem Optoelektronis 2.1 Sistem Optoelektronis 2.2 Subsistem Pemancaran Isyarat Diode Pancar Cahaya (LED) LED Pancar Permukaan LED Pancar Pinggir Diode Laser Suntikan Pemancaran Isyarat Subsistem Pengolahan Isyarat Ragam Modulasi (Pengolahan Isyarat Analog Dan Digital) Sistem Penyaluran Isyarat Pengantarmukaan (Interfacing) 2.4 Subsistem Penerimaan Isyarat Optis Fotodiode PIN Fotodiode Guguran (APD) Fototransistor Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika 3.1 Sumber-sumber Elektroluminesens Dasar Teori LED Sifat Sifat Fisis LED Watak watak Elektris LED Data Watak LED Perancangan Kondisi Terburuk Diode LASER Umum Konsep Bidang Semu Fermi Menggunakan media

8 3.2.3 Konsep Penguatan Optis pada Bahan Semihantar Diode Laser Sambungan Semacam Diode Laser Sambungan Bermacam Ganda Struktur Laser Watak Cahaya Arus Laser Laser Lapis 20 µm Laser Lapis Sempit 3 µm Pengasuh Suhu pada Daerah Kerja Laser Lapis Struktur Mode Pelaseran Teknologi Serat Optis Teori Sinar pada Serat Optis Teori Sinar pada Serat Berteras Seragam Analisis Teori Sinar pada Serat optis Berteras Takseragam 3.4 Kabel Serat Optis Penjelasan Umum Unjuk-Kerja Serat Optis yang Dituntut Perencanaan Kabel Fotodetektor Umum Pendeteksian Isyarat Cahaya Efek Fotoelektrik Fotodiode Guguran (Avalanche Potodiode), APD

9 3.6 Optoisolator Umum Komponen Pemancar Cahaya Medium Optis Fotodiode Tingkat Penguat Watak Parameter Optoisolator Penerapan Optoelektronika 4.1 Penerapan LED sebagai piranti peraga Peraga Grafik Balok (Bar Graph Display) Peraga Indikator Posisi Peraga Karakter Peraga dengan Penyinaran Belakang (Back Lighting) 4.2 Penerapan LED dan Fotodetektor untuk Deteksi Asap Penerapan Optoisolator Penggunaan Optoisolator dalam Bidang Elektronika Penerapan Optoisolator pada Pengendalian Daya 4.4 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Telekomunikasi Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Militer 4.6 Penerapan Optoelektronika pada Peralatan yang Bergerak 4.7 Penerapan Optoelektronika di Bidang Instrumentasi, Robotika, dan Kedokteran projector

10 PERKEMBANGAN DAN IMPLEMENTASI TEKNIK OPTOELEKTRONIKA (TUGAS MANDIRI DAN PRESENTASI KELOMPOK) projector PENJABARAN RKBM : 1. Kuliah Minggu 1 Menjelaskan pengertian optoelektronika; menjelaskan spektrum operasional optolektronika; menjelaskan sejarah singkat perkembangan optoelektronika; menjelaskan daya tarik optoelektronika. 2. Kuliah Minggu 2 Menjelaskan sistem optoelektronis; menjelaskan subsistem pemancaran isyarat yang terdiri atas diode pancar cahaya (LED), LED pancar permukaan, LED pancar pinggir, diode laser suntikan dan proser pemancaran isyarat. 3. Kuliah Minggu 3 Menjelaskan subsistem pengolahan isyarat antara lain ragam pengolahan isyarat analog dan digital, sistem penyaluran isyarat, pengantarmukaan; menjelaskan subsistem penerimaan isyarat optis yang terdiri atas fotodiode PIN, fotodiode guguran dan fototransistor. 4. Minggu 4 Menjelaskan sumber-sumber elektroluminesens antara lain dasar teori LED, sifatsifat watak-watak listrik, data watak LED serta perancangan kondisi terburuk. 5. Kuliah Minggu 5 Menjelaskan tentang diode laser antara lain konsep bidang semu Fermi, konsep penguatan optis pada bahan semihantar, diode laser sambungan semacam, diode laser sambungan bermacam ganda, struktur laser, watak cahaya arus laser, laser lapis 20 µm, laser lapis sempit 3 µm, pengaruh suhu pada daerah kerja laser lapis serta struktur mode pelaseran. 6. Kuliah Minggu 6 Menjelaskan teknologi serat optis yang terdiri atas teori sinar pada serat optis, teori sinar pada serat berteras seragam, analisis teori sinar pada serat optis berteras takseragam; menjelaskan kabel serat optis antara lain unjuk kerja serat optis dan perencanaan kabel.

11 7. Kuliah Minggu Menjelaskan fotodetektor antara lain pendeteksian isyarat cahaya efek fotoelektrik, fotodiode PN/PIN, fotodiode guguran (APD). 8. Kuliah Minggu 8 Menjelaskan fotodetektor antara lain model untai fotodiode PIN, model untai diode 6 guguran APD, derau dan isyarat minimum yang dapat terdeteksi serta peroleh guguran. 9. Kuliah Minggu 9 Menjelaskan optoisolator antara lain tentang komponen pemancar cahaya dan medium optis. 10. Kuliah Minggu 10 Menjelaskan optoisolator yang terdiri atas fotodiode, tingkat penguat dan watak parameter optoisolator 11. Kuliah Minggu 11 Menjelaskan penerapan LED sebagai piranti peraga yang terdiri atas peraga grafik balok, peraga indikator posisi, peraga karakter, peraga dengan penyinaran belakang; menjelaskan penerapan LED dan fotodetektor untuk deteksi asap. 12. Kuliah Minggu 12 Menjelaskan penerapan optoisolator yang terdiri atas penggunaan optoisolator dalam bidang elektronika dan pengendalian daya; menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang telekomunikasi yang terdiri atas sistem transmisi analog, digital dan pertimbangan sistem. 13. Kuliah Minggu 13 Menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang militer, peralatan yang bergerak, bidang instrumentasi, robotika dan kedokteran. 14. Kuliah Minggu 14 Mempresentasikan dan mendiskusikan secara kelompok hasil yang diperoleh dan browsing internet mengenai perkembangan dan implementasi teknik optoelektronika. EVALUASI : 1. Pemahaman subsistem pemancaran isyarat optis. 2. Pemahaman subsistem pengolahan isyarat optis. 3. Pemahaman subsistem penerimaan isyarat optis

12 4. Pemahaman penerapan LED, optoisolator, dan penerapan di bidang militer, kedokteran, instrumentasi. 5. Hasil diskusi pertemuan terakhir BAHAN PUSTAKA : 1. Chuang, S.L., 1995, Physics of Optoelectronics Devices, Wiley-Intescience. 2. Kasap, S.O., 2001, Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, Prentice Hall.