BAB 4 KARAKTERISASI KOMPONEN PENDUKUNG EDFA

Transkripsi

1 57 BAB 4 KARAKTERISASI KOMPONEN PENDUKUNG EDFA Karakterisasi komponen pendukung EDFA adalah karakterisasi terhadap komponen aktif dan komponen pasif yang mendukung sistem EDFA. Komponen aktif dalam sistem EDFA adalah laser diode yang berfungsi sebagai laser pemompa EDFA, dan komponen pasif terdiri atas isolator optik dan WDM coupler. Sinyal yang masuk kedalam EDFA adalah sinyal optik yang akan dikuatkan, dan sinyal pompa. Sinyal pompa adalah sinyal optik yang memompa EDFA agar berfungsi sebagai penguat optik. 4.1 Karakterisasi Laser Diode Laser diode dalam penelitian ini difungsikan sebagai laser pompa EDFA dan mempunyai panjang gelombang 974,6 nm. Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui daya keluaran yang ada pada ujung WDM coupler yang akan disambung dengan EDFA. Tujuan utama karakterisasi LD adalah untuk mengetahui kesetabilan daya yang dikeluarkan terhadap arus bias (arus LD) yang diberikan. Karakterisasi dilakukan pada temperatur ruang ( 26 o C). Disain setup karakterisasi ditunjukkan dalam Gambar 4.1. Ujung WDM coupler yang terhubung dengan OSA dalam Gambar 4.1 adalah konektor yang terfabrikasi jadi satu dengan fiber pigtail. OSA WDM Coupler WDM-C Konektor Fusion splicing Loss = 0,03 db Laser Pompa Gambar 4.1. Disain Set up Karakterisasi WDM Coupler Dengan Sumber Optik Dari Laser Diode Sumber: Hasil disain eksperimen

2 58 Langkah-langkah pengukuran untuk karakterisasi LD dilakukan sebagai berikut. 1. Arus bias (arus LD) dimulai dari 0 ma hingga 270 ma, dan skala perubahan arusnya adalah 10 ma. 2. Pengukuran daya keluaran dilakukan pada setiap perubahan 10 ma, dan lama operasi untuk setiap pengukuran adalah 5 menit. Ketentuan 5 menit dilakukan karena LD nantinya akan memompa EDFA untuk lama waktu 3 menit pada setiap pengukuran. 3. Pengukuran yang sama diulang sampai 3 kali, dan dimulai dari 0 ma hingga 270 ma. Perilaku pengukuran seperti ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kesetabilan daya keluaran yang dihasilkan oleh LD. 4. Langkah pengukuran nomor 1 hingga nomor 3 diatas dilakukan pada ujung keluaran WDM coupler. Salah satu hasil pengukuran yang menunjukkan pola radiasi daya keluaran LD yang terukur di ujung WDM coupler ditunjukkan dalam Gambar 4.2. Daya keluaran (mw) Panjang gelombang (nm) Gambar 4.2. Pola Radiasi LD Yang Terukur Diujung WDM Coupler Sumber: Hasil eksperimen

3 59 Gambar 4.2 menunjukkan bahwa pola radiasi yang terukur pada ujung WDM coupler tidak mengalami kecacatan, artinya keluaran LD masih membentuk pola radiasi daya yang menyerupai pola Gaussian. Hubungan perubahan arus bias (arus LD) terhadap daya keluaran LD yang terukur di ujung WDM coupler ditunjukkan dalam Gambar Daya keluaran LD (mw) Arus LD (ma) Gambar 4.3. Hasil Karakterisasi LD Yang Terukur di Ujung Keluaran WDM Coupler Sumber: Hasil eksperimen 4.2 Karakterisasi Isolator Isolator adalah suatu piranti optik yang hanya membolehkan sinyal optik menjalar dalam satu arah dan tidak membolehkan menjalar untuk arah yang berlawanan [21][44]. Struktur tipikal isolator polarisasi independent ditunjukkan dalam Gambar 4.4. Dalam arah menjalar maju (forward), sinyal optik yang keluar dari fiber disejajarkan (collimated) dengan menggunakan lensa graded index (GRIN) yang selanjutnya melewati piranti birefringent rutile (TiO 2 ). Pasangan berkas sinyal optik ordinary dan extraordinary yang keluar dari material ini diteruskan melalui Faraday rotator yang terdiri atas Yittrium Iron Garnet (YIG) dan kristal Y 3 Fe 5 O 12 yang dikelilingi oleh magnit permanen. Polarisasi berkas sinyal optik yang melewati Faraday rotator sudutnya diputar 45 o dari sumbu polarisasi, dan selanjutnya

4 60 dilewatkan pada piranti birefringent kedua yang menggabungkan berkas tersebut untuk dilewatkan pada ujung keluaran fiber. Berkas sinyal optik yang menjalar kearah balik (backward) akan dipisahkan menjadi dua berkas, yaitu berkas ordinary dan extraordinary. Berkas sinyal optik tersebut akan diputar sudut polarisasinya oleh Faraday rotator menjadi 90 o dari polarisasi masukannya, dan selanjutnya dilewatkan pada piranti birefringent kedua. Berkas yang menjalar secara divergen tersebut tidak dapat terfokus pada ujung fiber masukan, sehingga berkas balik tidak dapat masuk kedalam fiber. Magnet Faraday Rotator Polarizer Input Output GRIN Lens Forward Magnet Faraday Rotator Polarizer Input Output GRIN Lens Backward Gambar 4.4. Disain Isolator Untuk Lintasan Optik Yang Menjalar Maju (Forward) dan Balik (Backward) Sumber: Beker, P.C., Olsson, N.A., & Simpson, J.R. (1999). Erbium-Doped Fiber Amplifiers Fundamentals and Technology. USA: Academic Press. Karakterisasi isolator bertujuan untuk mengetahui rugi-rugi sinyal yang dilewatkan pada isolator. Daya sinyal untuk karakterisasi ini ditetapkan 0 dbm dari sumber TLS, dan panjang gelombang diatur mulai dari 1531,90 nm hingga 1560,61 nm dengan skala perubahan 200 GHz. Susunan (setup) rangkaian untuk karakterisasi ditunjukkan dalam Gambar 4.5.

5 61 TLS OSA Isolator Gambar 4.5. Susunan Rangkaian Karakterisasi Isolator. Sumber: Hasil disain eksperimen. Hasil karakterisasi level daya sinyal untuk daya optik 0 dbm yang berasal dari TLS dan setelah melewati isolator ditunjukkan dalam Gambar 4.6. Daya keluaran (dbm) 0,00-0,20-0,40-0,60-0,80-1,00-1,20-1,40-1,60-1,80-2, Panjang gelombang (nm) Gambar 4.6. Hasil karakterisasi level daya sinyal yang telah melewati isolator. Sumber: Hasil eksperimen. Berdasarkan hasil pengukuran terlihat bahwa insertion loss yang diakibatkan oleh isolator rata-rata besarnya ±0,3 db, rugi-rugi lainnya disebabkan oleh konektor yang terhubung ke TLS dan ke OSA yang besarnya ±1 db. 4.3 Karakterisasi WDM Coupler Wavelength division multiplexing coupler (WDM Coupler) merupakan piranti optik yang menggabungkan dua cahaya dengan panjang gelombang yang tidak sama. Kedua cahaya tersebut masuk melalui fiber yang berbeda dan keluar pada satu fiber

6 62 yang sama. Cahaya yang masuk dalam WDM coupler ini adalah cahaya yang berasal dari LD dan TLS. Kedua cahaya tersebut selanjutnya keluar melalui satu fiber yang akan dihubungkan dengan EDFA. Gambar 4.7 menunjukkan piranti WDM Coupler yang terbuat dari dua buah fiber yang dilebur menjadi satu. 1 Keluaran yang tidak difungsikan Gambar 4.7. Disain WDM Coupler Yang Mengkombinasikan Daya Sinyal Masukan dan Daya Pompa. Sumber: Beker, P.C., Olsson, N.A., & Simpson, J.R. (1999). Erbium-Doped Fiber Amplifiers Fundamentals and Technology. USA: Academic Press. Panjang pengkoplingan pada WDM coupler ini bergantung pada panjang gelombang. Pergeseran daya antara dua buah fiber yang paralel terjadi pada tempat yang berbeda sepanjang coupler untuk panjang gelombang yang berbeda. Bilamana panjang pengkoplingan yang dibuat adalah tepat, maka pengkombinasian sinyal dapat terjadi. Peralatan yang digunakan untuk karakterisasi WDM Coupler sama seperti untuk karakterisasi isolator, yaitu TLS dan OSA. Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui insertion loss yang ada pada WDM Coupler. Ujung fiber isolator terhubung dengan ujung fiber WDM Coupler dengan cara fuse splicing. Rugi-rugi hasil penyambungan fuse splicing adalah 0,38 db. Susunan rangkaian untuk karakterisasi ditunjukkan dalam Gambar 4.8. Hasil karakterisasi yang terukur pada ujung WDM coupler ditunjukkan dalam Gambar 4.9. TLS OSA Isolator WDM Coupler WDM-C Gambar 4.8. Susunan Rangkaian Karakterisasi WDM Coupler. Sumber: Hasil disain eksperimen.

7 63-2,00-2, Panjang gelombang (nm) Daya keluaran (dbm) -2,20-2,30-2,40-2,50-2,60-2,70-2,80-2,90-3,00 Gambar 4.9. Hasil Karakterisasi Level Daya Sinyal Yang Telah Melewati WDM Coupler. Sumber: Hasil eksperimen. Berdasarkan hasil pengukuran terlihat bahwa daya rata-rata yang terukur pada ujung WDM coupler adalah -2,623 dbm dengan fluktuasi 0.18 dbm.