SISTEM KOMUNIKASI SERAT...
Transcript of SISTEM KOMUNIKASI SERAT...
LOGO
SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM
PURWOKERTO
Submitted by Dadiek Pranindito ST, MT,.
Topik Pembahasan
Click the words to explore
Press <-- to go back
Press Esc to stop
Chapter 2
Perambatan
Cahaya
Chapter 1
Overview
SKSO
Pertemuan Ke -2
SKSO dan Teori
Perambatan Cahaya
Chapter 3
Jenis
Fiber Optik
LOGO
1. Perkembangan SKSO
2. Konsep Sistem Komunikasi Serat Optik
3. Susunan Serat Optik
Overview SKSOChapter 1
Perkembangan SKSO (2)
Generasi Sistem Komunikasi Serat Optik
Bit rate-distance product BL, di mana B adalah bit rate transmisi dan L
adalah spasi repeater, adalah ukuran kapasitas transmisi link serat optic.
• Generasi pertama beroperasi di 850 nm dengan serat multimode dan bit
rate 45 s.d. 140 Mbps dengan spasi repeater 10 km.
• Berikutnya penggunaan serat Single Mode memungkinkan bit rate 155
Mbps, 622 Mbps, hingga 2,5 Gbps dengan spasi repeater 40 km.
• Sistem 1550 nm memberikan kapasitas sampai 10 Gbps dengan spasi
repeater hingga 90 km pada 2,5 Gbps.
Elec-
trical
Circuit
Rx
Elec-
trical
Circuit
Tx
Serat Optik
DDF DDF
Optical Transmitter Optical Receiver
Driver
Sumber
Optik
Detektor
Optik
Main
Amplifier
Sistem Komunikasi Serat Optik (1)
SKSO Terdiri dari :
1. Pemancar/Sumber Optik ( Optical Transmitter )
• LED ( Light Emitting Diode ) atau Diode LASER ( Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation )
• Electrical Circuit Transmit
2. Serat Optik ( Optical Fiber ) sebagai Media
• Dibuat dari serat kaca dengan diameter dalam mikrometer.
3. Penerima Optik ( Optical Receiver )
• Diode PIN (Positive Intrinsic Negative), atau APD (Avalanche
Photo Diode).
• Electrical Circuit Receive
Sistem Komunikasi Serat Optik (2)
Sistem Komunikasi Serat Optik (3)
Fungsi :
1. Sisi Pengirim
Memperbaiki karakteristik dan menggabungkan sinyal-sinyal
input.
Mengubah sinyal listrik menjadi sinyal optik
2. Sisi Penerima
Mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik.
Memisahkan dan memperbaiki karakteristik sinyal input.
Aplikasi Jaringan SKSO
Gambar berikut adalah salah satu contoh konfigurasi jaringan optik untuk
Wide Area Network (WAN), regional network, dan local network dengan
node yang berbeda-beda
Coating
Cladding
Core
2~125 mm
5~250 mm
Susunan serat optik dari lapisan paling dalam adalah :
Core : dengan diameter antara 2 s/d 125µm
Cladding : dengan diameter antara 5 s/d 250µm
Coating (jaket).
Susunan Serat Optik (1)
Susunan Serat Optik (2)
1. Core ( Inti Serat )
• Terbuat dari bahan kuarsa atau silika
• Merupakan bagian utama, karena perambatan cahaya melintas
pada bagian ini.
• Memiliki diameter dari 2 mm ~ 125 mm
berfungsi untuk menentukan cahaya merambat dari
satu ujung ke ujung lainnya
Susunan Serat Optik (3)
2. Cladding ( Selimut )
berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan
cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya.
• Terbuat dari bahan kuarsa atau silika dengan nilai indeks bias
lebih kecil dari Core.
• Merupakan selubung dari Core.
• Hubungan indeks bias antara Core dan cladding akan
mempengaruhi perambatan cahaya pada Core ( berpengaruh
terhadap besarnya sudut Kritis).
• Memiliki diameter dari 5 mm ~ 250 mm.
Susunan Serat Optik (4)
3. Coating ( Jaket )
berfungsi sebagai pelindung mekanis sebagai
pengkodean warna
• Terbuat dari bahan plastik
• Berfungsi untuk melindungi core dan cladding dari kerusakan
LOGO
1. Teori Perambatan Cahaya
2. Sudut Kritis
3. Total Internal Reflection (TIR)
4. Numerical Aperture
Perambatan CahayaChapter 2
Hukum Optik (snellius) :
• Cahaya merambat lurus dalam suatu medium.
• Cahaya dapat diubah arahnya dengan menggunakan kaca /
permukaan licin
• Cahaya yang dipantulkan ke cermin membentuk sudut datang
yang sama dengan sudut pantul.
Teori Perambatan Cahaya
Pemantulan (reflection)
Cahaya merambat lurus dalam suatu medium
Garis normal
Sinar datang
Sudut
datang
Sinar pantul
Sudut
pantul
Permukaan licin
kaca
Pembiasan (Refraksi) - 1
Bila cahaya merambat dari satu medium ke medium lain
(dengan indeks bias yang berbeda), maka akan dibiaskan.
Garis normal
Sinar datang
Sudut
datang
Permukaan air
Sinar bias
Sudut
bias
udara
air
Ada dua kondisi dalam pembiasan, yaitu :
1. Bila sinar datang dari medium tipis ke medium lebih padat,
maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal.
Dalam hal ini, sudut bias lebih kecil daripada sudut datang.
Pembiasan (Refraksi) - 2
1. Bila sinar datang dari medium padat ke medium lebih tipis,
maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal.
Dalam hal ini, sudut bias lebih besar daripada sudut datang.
Pembiasan (Refraksi) - 3
Indeks Bias
Indeks Bias (Refractive Index)
Definisi :
Indeks bias yaitu perbandingan kecepatan cahaya di ruang hampa
terhadap kecepatan perambatan cahaya dalam suatu medium.
n = c/v
dimana :
n = indeks bias
c = kecepatan perambatan cahaya di ruang hampa ( 3x108 m/s)
V = kecepatan perambatan cahaya di medium
Sinar bias
Garis normal
Sinar datang
Sudut
datang
Sudut
bias
Permukaan airUdara (ni)
Air (nr)
i
r
Hukum Snellius
sin i . ni = sin r . nr
atau
sin i / sin r = nr / ni
Hukum Snellius
Penjalaran cahaya dari media gelas membentuk sudut i1 = 530.
sudut ini diukur antara berkas sinar dengan permukaan gelas.
Pada saat penjalaran cahaya, berkas cahaya ada yang
dibiaskan dan ada yang dipantulkan. Jika berkas bias dan
pantul saling membentuk sudut 900. Tentukan indeks bias
gelas? Tentukan juga sudut kritisnya?
Latihan
Sudut datang cahaya dengan kondisi dimana harga diperbesar sampai
suatu nilai tertentu; sehingga seluruh cahaya yang datang akan
dipantulkan secara total, hal demikian merupakan kondisi ideal untuk
mentransmisikan cahaya dalam serat optik.
• Sudut datang yang mengakibatkan sudut bias sebesar 900.
• Sudut datang yang menyebabkan sinar bias merambat sejajar dengan
permukaan.
Sudut Kritis
Seberkas Sinar Cahaya bergerak di dalam suatu bahan
transparan yang memiliki indeks bias 1,51 dan datang mendekati
bidang perbatasan menuju bahan kedua yang memiliki indeks
bias 1,46. Hitunglah sudut sinar kritis untuk sinar agar arah
rambatnya di dalam bahan kedua menjadi sejajar bidang
perbatasan ?
Latihan
Garis normal
Sinar datang
Permukaan airudara
air
n1 > n2
i1
r1
i1 < r1
Sinar bias
r2
i2
i2 < r2
r3
i3Sudut
kritis
i3 < r3 = 90 0 ; i3 = Sudut kritis
Sinar pantul
i4 = r4
Pola Perambatan Cahaya
Ic = Critical angle
• Dengan mengatur Ic, maka akan diperoleh I2 = 90º
• Jika I2 = 90º, maka cahaya yang direfraksikan tidak berjalan melalui
material kedua ( n2 ), tetapi merambat melalui permukaan ( batas n1
dan n2 ).
Total Internal Refletion
Dengan memperhatikan rumus : Sin I1 / Sin I2 = n2 / n1
Jika : I2 = 90º Sin I2 = 1, sehingga : Sin I1 = n2 / n1
Jika cahaya merambat dengan sudut datang (I1) dan sudut bias (I2)
sebesar 90º, maka I1 disebut sudut kritis (Ic).
Sin Ic = n2 / n1 atau Sin-1 (n2 / n1)
Sehingga :
Rumus Sudut Kritis
Core
Cladding
Coating
Dalam keadaan ini :
• Tidak ada cahaya yang direfraksikan bila I1 > Ic.
• Cahaya datang direflesikan saat sudut datang lebih besar dari Ic. Kondisi ini
disebut sebagai Total Internal Reflection, yang dapat terjadi hanya saat cahaya
bergerak dari material dengan n lebih besar ke material dengan n lebih kecil.
• Bila cahaya memasuki salah satu ujung serat optik, Sebagian besar cahaya
terkurung didalam fiber dan akan dituntun ke ujung jauh.
• Serat optik disebut sebagai penuntun cahaya (light guide)
Cahaya tetap berada dalam serat karena dipantulkan secara total oleh
permukaan sebelah dalam serat.
• Pantulan dalam total ( Total Internal Reflection ) dapat terjadi bila dipenuhi dua
hal :
1. Indek bias inti (n1) lebih besar dari cladding (n2)
2. Sudut masuk cahaya harus lebih besar dari sudut kritis.
Perambatan cahaya secara TIR
1I
2I
CI Coren1n0
Daerah
Pelepasan
Garis normal
Garis normal
Sinar Datang
n2
n2
Cladding
Cladding
• n0 = 1
• I0 = Sudut masuk luar
• Sinar memasuki inti pada titik A dengan sudut bias I1, dipantulkan
pada titik B dengan sudut IC
0I A
CI
B
C
• Pada ABC dapat diperoleh sudut I1 = 90º - IC
Perambatan Cahaya Dalam SeratOptik (1)
Sin I1 = Sin ( 90º - IC )
= Cos ICSin I0 = n1 / n0 Cos IC
Nilai maksimum kritis untuk sudut masuk luar I0 adalah :
CI 2
2
2
1 n n n1
n2
Dengan menggunakan Teorema Pythagoras maka didapat :
Nilai maksimum dari sudut luar, yang mana cahaya akan merambat didalam serat :
Sudut ini dinamakan sudut penerimaan
n
n n cos
1
2
2
2
1
C
I
n
n nSin
0
2
2
2
11-
) maks ( 0I
Perambatan Cahaya Dalam SeratOptik (2)
Dengan memutar sudut penerimaan didapat kerucut penerimaan
Kerucut penerimaan yang
diperoleh dengan memutar
sudut penerimaan terhadap
sumbu serat.
Setiap cahaya yang diarahkan ke ujung serat di dalam kerucut akan
diterima dan diteruskan ke ujung jauh.
Kerucut penerimaan disebut sebagai celah numerik (Numerical
Aperture = NA)
n
n n Sin NA
0
2
2
2
1
) maks ( 0
I
Kerucut Penerimaan
n
n n NA
0
2
2
2
1
Dimana :
NA = Numerical Aparture
n1 = Indeks bias core
n2 = Indeks bias cladding
n0 = Indeks bias pelepasan
n0
n1
n20I
Jika n0 = 1, maka :
2
2
2
1 n n NA
I0 = Kerucut penerimaan = arc Sin NA
Numerical Aperture (NA)
Hitung NA dari serat optik step index n1 = 1,48 dan n2 =
1,46. Tentukan juga sudut masuk maksimum (I0) jika
media di luarnya adalah udara dengan n0 = 1.
n0 = 1
n1 = 1,48
n2 = 1,460I
Latihan
Core
Cladding
Coating
Sinar 2 adalah cahaya yang mengalami refleksi, karena memiliki sudut
datang yang lebih besar dari sudut kritis.
2
Sinar 3 adalah cahaya yang mengalami refraksi dan tidak akan
dirambatkan sepanjang Core karena memiliki sudut datang yang lebih
kecil dari sudut kritis.
3
Sinar 1 adalah cahaya yang merambat lurus sepanjang Core tanpa
mengalami refleksi/refraksi.
1
Perambatan Cahaya dlm Serat Optik
LOGO
1. Serat Optik Multimode Step-Index
2. Serat Optik Multimode Graded-Index
3. Serat Optik Singlemode Step-Index
Jenis Fiber OptikChapter 3
Karakteristik :
• Harga Indeks bias Core konstan
• Ukuran Core 50 ~ 125 mm dan dilapisi cladding yang sangat
tipis
• Banyak terjadi Dispersi
• Lebar pita frekuensi terbatas/sempit
• Digunakan untuk jarak pendek dengan kecepatan bit rendah
• Penyambungan kabel lebih mudah dan harga relatif murah
Profil Indeks
bias
n2n1
Multimode Step Index
Karakteristik :
• Core terdiri dari beberapa lapisan yang memiliki indeks bias berbeda.
• Ukuran diameter Core 30 ~ 60 mm dan dilapisi cladding 100 ~ 150 mm.
• Dispersi lebih kecil dibandingkan MMSI.
• Lebar pita frekuensi besar/lebar.
• Digunakan untuk jarak menengah dengan kecepatan bit lebih tinggi.
• Faktor pembuatan lebih sulit dan harga relatif mahal.
n2 n1
Profil Indeks
bias
Multimode Step Index
Karakteristik :
• Core memiliki indeks bias dengan harga yang konstan.
• Ukuran diameter Core 2 ~ 10 mm dan dilapisi cladding 50 ~ 125 mm.
• Dispersi lebih kecil dan redaman lebih kecil < 2 dB/km.
• Lebar pita frekuensi besar/lebar.
• Digunakan untuk jarak jauh dengan kecepatan bit lebih tinggi.
• Faktor penyambungan lebih sulit dan harga mahal.
Profil Indeks
bias
n2 n1
Multimode Graded Index
LOGO
Thank You
Dadiek Pranindito