Sistem Transmisi Telekomunikasi. Kuliah 8 Pengantar Serat Optik

Transkripsi

1 TKE 8329W Sistem Transmisi Telekomunikasi Kuliah 8 Pengantar Serat Optik Indah Susilawati, S.T., M.Eng. Program Studi Teknik Elektro Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Mercu Buana Yogyakarta 2009

2 Lecture 8 Telecommunication Transmission Systems PENGANTAR SERAT OPTIK Karakteristik serat optik: 1. Tingkap numeris (numerical aperture) 2. Penyusutan (atenuation) 3. Dispersi Tingkap Numeris (Numerical Aperture) Tingkap numeris (NA) didefinisikan sbg: NA = sinθ = n 2 1 c n 2 2 Dengan θ c adl sudut penerimaan, n 1 adl indeks bias inti dan n 2 adl indeks bias kulit. Ilustrasi mengenai tingkap numeris diperlihatkan pada gambar 1. Gambar 1a Tingkap numeris serat optik

3 Gambar 1b Tingkap numeris serat optik Penyusutan (Atenuation) Sifat-sifat fisik serat optik menimbulkan rugi-rugi yg disebut penyusutan atau atenuasi. Contoh : Atenuasi pada 0,85 μm adl sebesar 3 db/km Atenuasi pada 1,55 μm adl sebesar 0,2 db/km Ada 2 jenis serat optik, yaitu: 1. Multimode (mode jamak) 2. Singlemode (mode tunggal) Gambar 1c Serat optik mode jamak dan mode tunggal

4 Dispersi Dispersi menyebabkan pulsa yg ditransmisikan melalui serat optik menjadi melebar. Ilustrasi mengenai dispersi sinyal diperlihatkan pada gambar 2. Gambar 2 Dispersi pulsa Akibat dispersi maka t 2 > t 1 membatasi jarak antar pengulang membatasi pesat bit transmisi Besarnya dispersi dinyatakan dgn rumusan: Dispersi = t 2 2 L t 2 1 Dengan L adl panjang serat optik dlm satuan km. Penyebab dispersi antara lain: 1. Lebar spektrum sumber cahaya 2. Karakteristik serat optik - dispersi modal (pada serat optik mode jamak) - dispersi material (krn cepat rambat cahaya tergantung frekuensi) - dispersi pemandu gelombang

5 Lengkungan Serat Dapat menyebabkan daya optik keluar dari serat Terbagi menjadi 2 jenis, yaitu: - Makrobending - Mikrobending Ilustrasi diperlihatkan pada gambar 3 Gambar 3 Makrobending dan mikrobending Perencanaan Daya (Power Budget) Mrpk dasar dari perencanaan (desain) jalur telekomunikasi. Dalam setiap jalur telekomunikasi harus dicapai: [ Gain total Rugi-rugi total ] 0 Sehingga [ P t P r ] [α f + α c + α s + F m ] L 0 Maka L = [ P t P r ] / [α f + α c + α s + F m ]

6 Dengan P t : daya pancar P r : daya yg diterima α f : penyusutan oleh serat α c : penyusutan oleh konektor α s : rugi-rugi sambungan total (leburan) F m : margin serat L : jarak antar pengulang Pemilihan komponen sistem: 1. Pesat bit - Menentukan sumber cahaya yg sebaiknya digunakan (LED atau LD) - Menentukan detektor cahaya yg sebaiknya digunakan (APD atau PIN) 2. Jarak komunikasi - Menentukan jenis serat yg sebaiknya digunakan (mode tunggal atau mode jamak) - Menentukan apakah diperlukan pengulang atau repeater 3. Margin serat - Biasanya ditentukan sebesar 6 db in case...

7 Gambar 4 Diagram perencanaan daya (PR: jelaskan diagram di atas dengan kata-kata anda sendiri) Sambungan Serat Dalam penyambungan serat hrs diusahakan agar dpt diperoleh rugi-rugi sambungan yg rendah Terdapat 2 teknik penyambungan: 1. Fusi Dua serat yg akan disambung dilebur shg meleleh dgn menggunakan busur listrik. Perhatikan gambar Mekanis Dua serat disambung dgn menggunakan struktur memandu serat. Misalnya dgn menggunakan fastomeric mechanical splice dan elastomeric mechanical splice. Perhatikan gambar 6 dan 7.

8 Gambar 5 Penyambungan serat menggunakan busur listrik

9 Gambar 6 Fastomeric mechanical splice

10 Gambar 7 Elastomeric mechanical splice Hal-hal yg perlu diperhatikan saat membuat sambungan serat optik: 1. Penjajaran serat 2. Pemotongan serat 3. Kebersihan serat 4. Celah udara Gambar 8 Penyiapan ujung serat sebelum penyambungan

11 Komponen-komponen Sistem Optis 1. Sumber cahaya Ada 2 jenis sumber cahaya yg sering diggunakan: a. LED (Light Emitting Diode) - Cahaya yg dihasilkan oleh emisi spontan - Daya output s.d 100 μw - Cahaya inkoheren (lebar spektrum ± 40 nm) - Pesat bit s.d 565 Mbps b. LD (Laser Diode) - Cahaya dihasilkan oleh emisi yg ter-stimulasi - Daya output s.d 25 mw - Cahaya koheren (lebar spektrum s.d 2 nm atau nm) - Pesat bit s.d 10 Gbps Gambar 9 Perbandingan spektrum sumber cahaya (a) LED, (b) LD Fabry-Perot dan (c) LD unpan-balik terdistribusi 2. Detektor Cahaya Ada 2 jenis detektor cahaya: - APD (Avalanche Photo Diode) Mampu utk digunakan s.d 100 Gbps

12 Gambar 10 APD (Avalanche Photo Diode) - PIN Mampu digunakan s.d 10 Gbps Gambar 11 PIN 3. Penguat (Amplifier) Digunakan utk memperpanjang jarak antar pengulang. Ada 2 jenis penguat, yaitu: - Penguat semikonduktor Perolehan berkisar antara db Keluaran > 5 db

13 Gambar 12 Penguat semikonduktor - Doped Fiber amplifier Dibuat dgn menggunakan serat optik silika mode tunggal yg diberi doping erbium 100 ppm shg sering disebut sbg EDFA (Erbium Dopped Fiber Amplifier). Perolehan penguat jenis ini mencapai 40 db. Gambar 13 EDFA 4. Modulator Ada dua jenis modulasi, yaitu: a. Modulasi langsung - Mengatur arus bias sumber cahaya (on atau off) - FSK (frekuensi sumber cahaya tergantung arus bias) b. Modulasi eksternal - Menggunakan modulator lithium niobate - Menggunakan modulator interferometrik hubungan Y

14 Gambar 14 Modulator fase lithium niobate Gambar 15 Modulator interferometrik hubungan Y