10/10/2012
4. Karakteristik Transmisi pd Fiber Optik Anhar, MT.
Edisi Ganjil 2012/2013
1
Outline : Pengantar Redaman (Attenuation) Penyerapan y p Material (Absorption) ( p ) Rugi-rugi hamburan (Scattering Losses) • Rugi-rugi pembengkokan • Dispersi • Efek Non linier • • • •
Edisi Ganjil 2012/2013
2
1
10/10/2012
Pengantar • Cahaya yg merambat di dlam fiber pasti mengalami gangguan. • Gangguan tsb dpt menurunkan kualitas daya sinyal cahaya di dlm optik optik. • Dlm perencanaan link, menentukan seberapa banyak repeater hrs dipasang. • Tiga hal yg perlu diperhatikan : 1. Apa saja rugi-rugi/redaman sinyal pd optik? 2. Mengapa sinyal optik melemah jika merambat sepanjang p j g fiber? 3. Seberapa besar pelemahan sinyal tsb?
Edisi Ganjil 2012/2013
3
Pengantar
Edisi Ganjil 2012/2013
4
2
10/10/2012
Apa saja?? 1. 2. 3. 4. 5.
Redaman (Attenuation) Penyerapan Material (Absorption) Rugi-rugi g g hamburan ((Scattering g Losses)) Rugi-rugi pembengkokan Dispersi
Edisi Ganjil 2012/2013
5
Redaman
• Redaman pada transmisi optik b berpengaruh h pd d perencanaan lilink, k dibagi menjadi : 1. Penyerapan 2. Rugi-rugi penghamburan 3. Rugi-rugi radiasi.
Edisi Ganjil 2012/2013
6
3
10/10/2012
Satuan Redaman • Apa definisi redaman ?? • Perbandingan daya output optik Pout dr fiber dng panjang L terhadap daya input optik Pin. • Rumusnya :
α = 10 log
Pin / Pout L
• Idelnya : • Biasanya : 3 dB/Km, yg artinya : • Daya sinyal optik menurun 50% sepanjang 1 Km dan akan menurun 75% % sepanjang p j g 2 Km.
Edisi Ganjil 2012/2013
7
Satuan Redaman
Fungsi redaman thdp panjang gel dr teknologi fiber awal yg memiliki kandungan impuritas air yg tinggi Edisi Ganjil 2012/2013
8
4
10/10/2012
Contoh 1:
Berapakah daya output dari Berapakah daya output dari rangkaian berikut Ini ?
Edisi Ganjil 2012/2013
9
Penyelesaian : Dayanya : = (+12) + (-16) + (-6) + (+8) =-2 dB Daya outputnya : Gain = 10 log
daya out daya in
daya out dB 2 daya out daya out − 0,2 = log dB ⇒ 10 −0, 2 = 2 2 daya out 0,63 = ⇒ Daya out = 1,26 2 − 2 = 10 log
Edisi Ganjil 2012/2013
10
5
10/10/2012
Contoh 2: Bila daya optik yg dibangkitkan sepanjang 8 km adlh sebesar 120µW dan daya yg diterima adlh 3µW, maka tentukanlah : dlh k k l h 1. Redaman sinyal optik keseluruhan dlm dB 2. Redaman sinyal per km 3. Redaman sinyal keseluruhan utk panjang link 10 km menggunakan fiber yg sama dng dng penyambung/konektor tiap 1 km penyambung/konektor tiap 1 km dimana redaman tiap konektor 1 dB
Edisi Ganjil 2012/2013
11
Penyelesaian : •
• •
Redaman sinyal optik keseluruhan dlm dB : =10 Log (Pi/Po) = 10 Log (120/3) = 16 dB Redaman sinyal per km : α.L = 16 dB >> α = 16 dB/8 km = 2 dB/km Redaman utk link 10 Km : α = 2 dB/km x 10km = 20 dB Link ini memiliki 9 konektor sehingga total lloss menjadi 9 dB. j di 9 dB Sehingga redaman total adlh : = 20 dB + 9 dB = 29 dB Edisi Ganjil 2012/2013
12
6
10/10/2012
Penyerapan/Absorption • Disebabkan zat kotoran yg tersisa didlm inti yg dpt menyerap sebahagian cahaya. • Kontaminan yg paling serius adlh ion‐ion l dlh hidroksil dan zat‐zat logam. • Pencegahan dpt dilakukan dng perbaikan pd proses manufacturing. • Kandungan kontaminan hrs dpt ditekan sekecil sekecil mungkin. mungkin
Edisi Ganjil 2012/2013
13
Hamburan/Scattering Rayleigh • Efek terpencarnya cahaya akibat terjadinya perubahan kecil yg bersifat lokal pd indeks bias bahan inti dan mantel. • Hanya terjadi di lokasi2 tertentu di dlm bahan. • Penyebabnya : – Ketidakmerataan di dalam “adonan” bahan2 pembuat optik. Sulit dihilangkan. – Pergeseran2 kecil pd kerapatan bahan yg terjadi saat silika mulai membeku dan menjadi padat.
Edisi Ganjil 2012/2013
14
7
10/10/2012
Hamburan/Scattering Rayleigh • Besarnya hamburan Rayleigh dinyatakan dlm koefisien redaman rayleigh yg besarnya :
• Koefisien ini besarnya dng redaman Rayleigh adlh :
Edisi Ganjil 2012/2013
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. perbatasan 2 • Daya terpantul tsb dirumuskan : ⎡ n1 − n2 ⎤
Daya terpantul = ⎢ ⎥ ⎣ n1 + n2 ⎦
Edisi Ganjil 2012/2013
16
8
10/10/2012
Memanfaatkan pemantulan fresnel • Utk mengukur panjang serat optik. • Mengirimkan cahaya pendek, dan menunggu g y p gg pantulannya. • Diukur dng menghitung kecepatan permbatan cahaya, interval waktu pengiriman... • Diterapkan secara teknis pd OTDR (optical time domain reflectometer)
Edisi Ganjil 2012/2013
17
Rugi‐rugi pembengkokan kabel Macrobend • Akibat lekukan tajam..
Edisi Ganjil 2012/2013
18
9
10/10/2012
Rugi‐rugi lekukan kabel Macrobend • Dapat dirumuskan dng koefisien redaman :
α r = c1 exp(−c2 R) • Dimana R adlh radius fiber dan C1 serta C2 adlh konstanta • Rugi‐rugi yg besar pembengkokan dpt terjadi dng kondisi radius kritis yg dirumuskan : 2
Rc ≅
3n1 λ 4π (n12 − n22 ) 3 / 2
• Rugi ini dpt diminimalkan dng : • Perancangan fiber dng indeks perbendaan pantulan yg besar • Beroprasi pd panjang gel yg pendek Edisi Ganjil 2012/2013
19
Contoh : Sebuah fiber multimode dng indeks bias inti 1,5, perbedaan indeks bias 3% dan bekerja pada panjang gel 0,82µm. Tentukan radius maksimum dimana terjadi rugi‐rugi pembengkokan yg besar dr fiber tsb pembengkokan yg besar dr fiber tsb.
Penyelesaian :
Edisi Ganjil 2012/2013
20
10
10/10/2012
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.
Edisi Ganjil 2012/2013
21
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 Bila panjang gelombang cut off fiber adlh 1 15µm dalamnya. Bila panjang gelombang cut off fiber adlh 1,15µm maka tentukanlah perbedaan indeks bias relatifnya.
Edisi Ganjil 2012/2013
22
11
