4. Karakteristik Transmisi pd Fiber Optik Anhar, MT. 1 Outline : Pengantar Redaman (Attenuation) Penyerapan Material (Absorption) Rugi-rugi hamburan (Scattering Losses) Rugi-rugi pembengkokan Dispersi Efek Non linier 1
Pengantar Cahaya yg merambat di dlam fiber pasti mengalami gangguan. Gangguan tsb dpt menurunkan kualitas daya sinyal cahaya di dlm optik. Dlm perencanaan link, menentukan seberapa banyak repeater hrs dipasang. Tiga hal yg perlu diperhatikan : 1. Apa saja rugi-rugi/redaman sinyal pd optik?. Mengapa sinyal optik melemah jika merambat sepanjang fiber? 3. Seberapa besar pelemahan sinyal tsb? 3 Pengantar 4
Apa saja?? 1. Redaman (Attenuation). Penyerapan Material (Absorption) 3. Rugi-rugi g hamburan (Scattering Losses) 4. Rugi-rugi pembengkokan 5. Dispersi 5 Redaman Redaman pada transmisi optik berpengaruh pd perencanaan link, dibagi menjadi : 1. Penyerapan. Rugi-rugi penghamburan 3. Rugi-rugi radiasi. 6 3
Satuan Redaman Apa definisi redaman?? Perbandingan daya output optik P out dr fiber dng panjang L terhadap daya input optik P in. Rumusnya : α =10log P L Idelnya : Biasanya : 3 db/km, yg artinya : Daya sinyal optik menurun 50% sepanjang 1 Km dan akan menurun 75% sepanjang Km. P in / out 7 Satuan Redaman Fungsi redaman thdp panjang gel dr teknologi fiber awal yg memiliki kandungan impuritas air yg tinggi 8 4
Contoh 1: Berapakah daya output dari rangkaian berikut Ini? 9 Penyelesaian : Dayanya : = (+1) + (-16) + (-6) + (+8) =- db Daya outputnya : daya out Gain = 10log daya in daya out = 10log db daya out 0, daya out 0, = log db 10 = daya out 0,63 = Daya out = 1,6 10 5
Contoh : Bila daya optik yg dibangkitkan sepanjang 8 km adlh sebesar 10µW dan daya yg diterima adlh 3µW, maka tentukanlah : 1. Redaman sinyal optik keseluruhan dlm db. Redaman sinyal per km 3. Redaman sinyal keseluruhan utk panjang link 10 km menggunakan fiber yg sama dng penyambung/konektor tiap 1 km dimana redaman tiap konektor 1 db 11 Penyelesaian : Redaman sinyal optik keseluruhan dlm db : =10 Log (Pi/Po) = 10 Log (10/3) = 16 db Redaman sinyal per km : α.l = 16 db >> α = 16 db/8 km = db/km Redaman utk link 10 Km : α = db/km x 10km = 0 db Link ini memiliki 9 konektor sehingga total loss menjadi jdi9 db. Sehingga redaman total adlh : = 0 db + 9 db = 9 db 1 6
Penyerapan/Absorption Disebabkan zat kotoran yg tersisa didlm inti yg dpt menyerap sebahagian cahaya. Kontaminan yg paling serius adlh ion ion hidroksil dan zat zat logam. Pencegahan dpt dilakukan dng perbaikan pd proses manufacturing. Kandungan kontaminan hrs dpt ditekan sekecil mungkin. 13 Hamburan/Scattering Rayleigh Efek terpencarnya cahaya akibat terjadinya perubahan kecil yg bersifat lokal pd indeks bias bahan inti dan mantel. Hanya terjadi di lokasi tertentu di dlm bahan. Penyebabnya : Ketidakmerataan di dalam adonan bahan pembuat optik. Sulit dihilangkan. Pergeseran kecil pd kerapatan bahan yg terjadi saat silika mulai membeku dan menjadi padat. 14 7
Hamburan/Scattering Rayleigh Besarnya hamburan Rayleigh dinyatakan dlm koefisien redaman rayleigh yg besarnya : Koefisien ini besarnya dng redaman Rayleigh adlh : 15 Pemantulan Fresnel Tdk semua bagian dr cahaya yg dtng dng sudut mendekati garis normal akan menembus bidang perbatasan. Sebahagian dr cahaya tsb akan memantul balik di bidan g perbatasan. Daya terpantul tsb dirumuskan : n1 n Daya terpantul = n1 + n 16 8
Memanfaatkan pemantulan fresnel Utk mengukur panjang serat optik. Mengirimkan cahaya pendek, dan menunggu pantulannya. Diukur dng menghitung kecepatan permbatan cahaya, interval waktu pengiriman... Diterapkan secara teknis pd OTDR (optical time domain reflectometer) 17 Rugi rugi pembengkokan kabel Macrobend Akibat lekukan tajam.. 18 9
Rugi rugi lekukan kabel Macrobend Dapat dirumuskan dng koefisien redaman : α r = c1 exp( cr) Dimana R adlh radius fiber dan C1 serta C adlh konstanta Rugi rugi yg besar pembengkokan dpt terjadi dng kondisi radius kritis yg dirumuskan : R c 3n λ 4 π ( n 1 3/ 1 n ) Rugi ini dpt diminimalkan dng : Perancangan fiber dng indeks perbendaan pantulan yg besar Beroprasi pd panjang gel yg pendek 19 Contoh : Sebuah fiber multimode dng indeks bias inti 1,5, perbedaan indeks bias 3% dan bekerja pada panjang gel 0,8µm. Tentukan radius maksimum dimana terjadi rugi rugi pembengkokan yg besar dr fiber tsb. Penyelesaian : 0 10
Rugi rugi lekukan kabel Microbend (lekukan skala mikro) Permasalahan yg ditimbulkan = makrobend Terjadi pd proses manufaktur Terjadi krn perbedaan laju pemuaian (dan penyusutan) antara serat optik dan lapisan pelindung luar. 1 Latihan Sebuah link fiber optik dng panjang 15 Km memiliki rugi rugi sebesar 1,5 db/km. Fiber disambung setiap 1 km dng konektor yg memiliki redaman masing masing 0,8 db. Tentukan daya optik minimum yg hrs diberikan ke fiber sehingga daya yg diterima pd detektor sebesar 0,3 µw. Fiber step indeks single mode memiliki indeks bias inti 1,49 dan radius pembengkokan minimum sebesar 10,4mm bila cahaya dng panjang gelombang 1,3µm merambat di dalamnya. Bilapanjang gelombang cut off fiber adlh 1,15µm 15µm maka tentukanlah perbedaan indeks bias relatifnya. 11