STUDI TENTANG PENGUAT OPTIK JENIS RAMAN CHANDRA KIRANA HASIBUAN Program studi Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Telekomunikasi Sekolah Tinggi Teknik Harapan Medan JL. H. M. JONI No.70A MEDAN 20152 Indonesia Email:
[email protected]
ABSTRAK Penguat optik merupakan suatu penguat yang dapat menguatkan cahaya yang datang ke padanya secara langsung. Penguat optik bekerja berdasarkan prinsip laser suatu material. Ada dua tipe dari penguat optik ini yaitu penguat semikonduktor laser dan penguat optik serat. Beberapa contoh penguat optik yang sering digunakan adalah Raman Optical Amplifier (ROA). Salah satu penerapan penguat optik pada sistem komunikasi optik adalah sebagai repeater. Fungsi repeater ini adalah untuk mengkompensasi rugi-rugi transmisi. Penguat optik dipakai untuk menggantikan penguat optik konvensional yang menggunakan penguat elektronik. Jadi dalam repeater konvensional masih diperlukan peralatan konversi optik-listrik atau sebaliknya. Adapun hasil analisis kinerja Raman Optikal Amplifir (ROA) menunjukkan kenaikan daya input dari 1,5𝜇𝑊 sampai 4,5𝜇𝑊 sehingga mempengaruhi kenaikan daya ouput dari 4,782𝜇𝑊 sampai 6,318𝜇𝑊 dan kenaikan Gain dari 6,796dB sampai 8005dB.
Kata kunci: RamanOptical Amplifier (ROA). 1. Latar Belakang
2. Struktur Dasar Serat Optik
Perkembangan teknologi khususnya di bidang telekomunikasi. Kita dapat mengenal serat optik yang dimana menjadi teknologi yang canggih dalam mengubah sinyal listrik menjadi sinyal informasi. Sekarang ini penggunaan serat optik digunakan hampir di seluruh provider yang ada di Indonesia, karena penggunaannya sangat mudah dan praktis.
Serat optik terbuat dari bahan dielektrik yang berbentuk seperti kaca (glass). Di dalam serat inilah energi listrik diubah menjadi cahaya yang akan ditransmisikan sehingga dapat diterima diujung penerima (receiver) melalui transducer. Struktur dasar serat optik terdiri dari: 1. Inti (core) Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (core), dimana gelombang cahaya yang akan dikirimkan akan merambat dan mempunyai index bias lebih besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca (glass) yang berdiameter antara 10μm - 50μm. Ukuran inti(core)mempengaruhi karakteristik serat optik. 2. Selubung (cladding) Cladding dilapiskan pada core sebagai selubung inti. Selubung (cladding) ini juga terbuat dari bahan yang sama tetapi index biasnya berbeda dari index bias inti, tujuannya agar cahaya selalu dipantulkan kembali ke inti oleh permukaan selubungnya dan memungkinkan cahaya tetap berada di dalam serat optik. 3. Jaket (coating) Sekeliling inti dan selubung dibalut dengan plastik yang berfungsi untuk melindungi serat optik dari goresan, kotoran dan kerusakan lainnya. Jaket serat optik juga mengisolasi
Pada serat optik terdapat lima komponen terpenting yaitu Cahaya pembawa informasi, Optical Transmitter (pemancar), Kabel Fiber optik,Optical regenerator/amplifier/ repeater,Optical receiver (penerima).Dari tugas akhir ini, penulis berkeinginan untuk membahas tentang penguat pada serat optik. Dengan mengetahui sistem kerja penguat pada serat optik itu penulis dapat lebih mengetahui lebih dalam kinerja pada serat optik.
1
serat-serat lain yang berdekatan di dalam satu bundelan jika merupakan kelompok serat, seperti terlihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Struktur Kabel Serat Optik
2.1 Jenis Serat Optik Serat optik dikarakteristikan oleh strukturnya dan sifat transmisinya. Secara dasar, serat optik diklasifikasikan menjadi dua. Pertama adalah serat optik singlemode dan kedua adalah serat optik multimode. Struktur dasarnya berbeda pada ukuran intinya. Serat optik singlemode dibuat dengan bahan yang sama dengan serat optik multimode, juga dengan proses fabrikasi yang sama. 2.2 Serat Optik Singlemode Singlemode fiber mengantarkan data digital yang berupa sinar transmisi data melalui singlemode dalam jarak yang sangat jauh. Hanya menggunakan satu lintasan cahaya yang merambat melalui serat. Metode semacam ini dapat menghindarkan ketidak akuratan yang dapat terjadi dalam penyaluran data. Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nanometer). Serat mode tunggal hanya merambatakan satu mode karena ukuran inti mendekati ukuran panjang gelombang. Nilai normalized frequency parameter (V) menghubungkan ukuran inti dan propagasi mode. Pada singlemode , V lebih kecil atau sama dengan 2,405. Ketika V = 2,405, serat optik singlemode merambatkan fundamental mode pada inti serat, sedangkan orde-orde yang lebih tinggi akan hilang di kulit. Untuk V rendah (1,0), kebanyakan daya dirambatkan pada kulit, power yang ditransmisikan oleh kulit akan dengan mudah hilang pada lengkungan serat, maka nilai V dibuat sekitar 2, 405.
aperture (NA). Jika ukuran inti dan NA bertambah maka jumlah mode bertambah. Ukuran inti dan NA biasanya sekitar 50 – 100 μm dan 0,20 – 0,229. Ukuran inti dan NA yang lebih besar memberikan beberapa keuntungan, cahaya yang diumpankan ke serat optik multimode menjadi lebih mudah, koneksi antara serat juga lebih mudah. Penjalaran cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya terjadi melalui beberapa lintasan cahaya. Diameter inti (core) sesuai dengan rekomendasi dari CCITT G.651 sebesar 50 mm dan diameter cladding-nya sebesar 125 mm. Gambar 2.3 menunjukan transmisi multimode.
Gambar 2.3 Jenis Serat Optik Multimode Berdasarkan susunan index biasnya serat optik multimode memiliki dua profil yaitu: 1. Graded index. Serat optik mempunyai index bias cahaya yang merupakan fungsi dari jarak terhadap sumbu/poros serat optik, sehingga cahaya yang menjalar melalui beberapa lintasan pada akhirnya akan sampai pada ujung lainnya pada waktu yang bersamaan. 2. Step index. Serat optik mempunyai index bias cahaya sama.Sinar yang menjalar pada sumbu akan sampai pada ujung lainnya dahulu (dispersi). Hal ini dapat terjadi karena lintasan yang melalui poros lebih pendek dibandingkansinar yangmengalami pemantulan pada dinding serat optik, sehingga terjadi pelebaran pulsa atau dengan kata lain mengurangi lebar bidang frekuensi. Oleh karena hak ini, maka yang sering dipergunakan sebagai transmisi serat optik multimode adalah graded index. 2.4 Transmisi Cahaya Pada Serat Optik Serat optik mengirmkan data dengan media cahaya yang merambat melalui serat kaca. Lintasan cahaya yang merambat di dalam serat dapat diperlihatkan pada Gambar 2.4.
Serat optik Singlemode memiliki sinyal hilang yang rendah dan kapasitas informasi yang lebih besar (bandwidth) daripada serat optik multimode. Serat optik singlemode dapat mentransmisikan data yang lebih besar karena dispersi yang lebih rendah. Gambar 2.2 menunjukan transmisi singlemode.
Gambar 2.4 Lintasan Cahaya Dalam Serat Optik
Gambar 2.2 Jenis Serat Optik Singlemode
2.3 Serat Optik Multimode Serat optik multimode merambatkan lebih dari satu mode, dapat merambatkan lebih dari 100 mode. Jumlah mode yang merambat bergantung pada ukuran inti dan numerical
Pemanduan cahaya dalam serat optik menggunakan pantulan internal total yang terjadi pada bidang batas antara 2 media dengan index bias yang berbeda yaitu n1 dan n2. Bila index bias n1 dari medium pertama lebih kecil dari index bias medium kedua, maka sinar akan dibiaskan pada media berindeks bias besar dengan sudut n2 terhadap garis normal, hubungan antara sudut datang ϴ1 dan sudut bias ϴ2 terhadap index bias dielektrik dinyatakan pada Persamaan 2.1.
2
n1 sin ϴ1 = n2 sin ϴ2 (2.1) dimana : n1 = Indeks bias medium pertama n2 = Indeks bias medium kedua ϴ1 = Sudut datang ϴ2 = Sudut pantul Persamaan diatas dikenal dengan hukum Snellius. Pemantulan Snellius dapat dilihat pada Gambar 2.5.
elektromagnetik Maxwell. Percobaan Hertz ini juga memicu penemuan telegram tanpa kabel dan radio oleh Marconi. Rangkaian ini ada dalam kaca quartz untuk menghindari sinar UV. 3.1. Spektrum Elektromagnetik Spektrum optik (cahaya atau spektrum terlihat atau spektrum tampak) adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang tampak oleh mata manusia. Radiasi elektromagnetik dalam rentang panjang gelombang ini disebut sebagai cahaya tampak atau cahaya saja. Tidak ada batasan yang tepat dari spektrum optik, mata normal manusia akan dapat menerima panjang gelombang dari 400 sampai 700 nm, meskipun beberapa orang dapat menerima panjang gelombang dari 380 sampai 780 nm (atau dalam frekuensi 790-400 THz). Mata yang telah beradaptasi dengan cahaya biasanya memiliki sensitivitas maksimum di sekitar 555 nm, di wilayah hijau dari spektrum optik. Gambar Spektrum elektromagnetik ditunjukan pada Gambar 2.6 .
Gambar 2.5 Pemantulan Snellius Dari Gambar terlihat bahwa cahaya dibiaskan menjauhi garis normal. Jika sudut datang terus diperbesar sehingga sudut bias sejajar dengan bidang batas (sudut bias 90°) maka apabila sudut datang terus diperbesar setelah sudut bias 90°, maka tidak ada lagi cahaya yang dibiaskan tetapi dipantulkan sempurna. Sudut datang pada saat sudut biasnya 90° disebut sudut kritis dan pada saat ini pemantulan yang terjadi adalah pemantulan total (sempurna). Setiap muatan listrik yang memiliki percepatan memancarkan radiasi elektromagnetik. Waktu kawat (atau panghantar seperti antena) menghantarkan arus bolak-balik, radiasi elektromagnetik dirambatkan pada frekuensi yang sama dengan arus listrik. Bergantung pada situasi, gelombang elektromagnetik dapat bersifat seperti gelombang atau seperti partikel. Sebagai gelombang, dicirikan oleh kecepatan (kecepatan cahaya, panjang gelombang, dan frekuensi. Kalau dipertimbangkan sebagai partikel, mereka diketahui sebagai foton, dan masing-masing mempunyai energi berhubungan dengan frekuensi gelombang ditunjukan pada Persamaan 2.2. Ep = H x f
No.
Warna
Panjang Gelombang
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Ungu Biru Hijau Kuning Jingga Merah
380 – 450 nm 450 – 495 nm 495 – 570 nm 570 – 590 nm 590 – 620 nm 620−750 nm
(2.2)
dimana : Ep = energi foton (J) H = konstanta Planck 6.626 × 10 −34 Js f = frekuensi gelombang (Hz) Propagasi gelombang elektromagnetik biasanya terdiri dari frekuensi, panjang gelombang, dan cepat rambat gelombang. 3.
Gambar 2.6 Spektrum Elektromagnetik Spektrum optik adalah spektrum yang kontinu sehingga tidak ada batas yang jelas antara satu warna dengan warna lainnya. Batas untuk warna –warna spektrum dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Spektrum dan Panjang Gelombang
Prinsip Gelombang Elektromagnetik Gelombang elektromagnetik merupakan gabungan dari gelombang listrik dan gelombang magnetik secara saling tegak lurus. Begitu pula dengan arah geraknya. Karena gelombang tersebut mendelay gelombang listrik, maka Hertz mencoba membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik tersebut melalui keberadaan gelombang listriknya yang diradiasikan oleh rangkaian pemancar[5]. Ternyata frekuensi yang dihasilkan sama dengan frekuensi pemancar. Ini artinya listrik pada loop berasal dari pemancar itu sendiri. Dengan ini terbuktilah adanya radiasi gelombang
3.2. Panjang Gelombang Panjang gelombang adalah sebuah jarak antara satuan berulang dari sebuah pola gelombang. Biasanya memiliki notasi huruf Yunani lambda (λ). Dalam sebuah gelombang
3
sinus, panjang gelombang adalah jarak antara puncak ke puncak seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7. 4.1. Sistem Kerja Optical Amplifier Adapun dari sistem kerja optical amplifier dapat di lihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1Optical Amplifier Gambar 2.7 Panjang Gelombang Panjang gelombang sama dengan kecepatan jenis gelombang dibagi oleh frekuensi gelombang. Ketika berhadapan dengan radiasi elektromagnetik dalam ruang hampa, kecepatan ini adalah kecepatan cahaya c, untuk sinyal (gelombang) di udara, ini merupakan kecepatan suara di udara. Hubungan antara panjang gelombang, kecepatan jenis gelombang dan frekuensi gelombang ditunjukan pada Persamaan 2.2. λ = c/ f
(2.2)
dimana: λ = panjang gelombang dari sebuah gelombang suara atau gelombang elektromagnetik (nm) c = kecepatan cahaya dalam vakum 3 x 108 m/s f = frekuensi gelombang (Hz)
Penguatan sinyal itu sendiri terdiri dari 3 proses sebagaimana ditunjukkan Gambar 3.1 Proses pertama merupakan pumping, yaitu proses menaikkan elektron dari tingkat energi dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan cara elektron tersebut menyerap foton denganpanjang gelombang tertentu yang masih memungkinkan elektron tersebut memperoleh energi yang besarnya sama atau lebih besar dari perbedaan energi antara dua tingkat tersebut/Ep (a). Setelah elektron berada di atas tingkat kestabilannya untuk beberapa saat/delay time (b), maka elektron tersebut akan kembali ke tingkat dasarnya baik oleh proses emisi spontan (spontaneous emission) atau emisi yang distimulasi (stimulated emission). Spontaneous emission yang merupakan suatu proses dimana elektron acak (random electron) kembali ke tingkat asalnya tanpa diminta sebagai derau optik yang juga diperkuat dalam medium penguatan dan mengganggu pendeteksian sinyal utama penerima/receiver. 4.2. Perancangan Sistem Penguat Optik Adapun perancangan sistem penguat optik dapat dilihat pada blok diagram Gambar 3.2.
4. Raman Optical Amplifier Raman adalah salah satu masalah yang umum yang terjadi pada sistem komunikasi.Tak terkecuali pada sistem komunikasi serat optik, adalah timbulnya rugi-rugi (loss) yang cukup besar saat melakukan transmisi jarak jauh. Oleh karena itu, itu sebuah penguat dibutuhkan agar sinyal dapat diterima ditujuan level daya yang cukup. Raman optikal amplifier(ROA) merupakan salah satu jenis penguat optik yang dapat menguatkan pada panjang gelombang berapapun (dengan asumsi pump yang dibutuhkan tersedia), memiliki Noise figure (NF) yang rendah, keleluasaan dalam pemilihan gain medium, serat gain bandwidthyang lebar. Sehingga, sangat berpotensi dan menarik untuk diaplikasikan ke dalam sistem komunikasi serat optik di masa depan sebagai alternatif.
Gambar 3.2. Model Sistem Pada Gambar 3.2. gelombang sinyal bersama dengan pump masuk ke dalam serat optik agar terjadi penguatan Raman. Serat optik yang digunakan dalam analisis memiliki jumlah dopan germanium yang berbeda-beda. Kemudian,ASE juga ikut berpropagasi bersama dengan gelombang sinyal yang telah dikuatkan. Sebelum gelombang memasuki photodetector, gelombang akan melewati filter Fiber Bragg Grating (FBG) terlebih dahulu agar derau Amplified Spontaneous Emission (ASE) yang ada dapat diredam (diratakan) sehingga fluktuasi penguatan antar panjang gelombang dapat dibuat seminimal mungkin.
4
4.3. Parameter Penguat Optik Parameter-parameter penting dari suatu penguat optik adalah gain, saturasi gain dan noise yang biasa disebut ASE (amplified spontaneous emission). 1. Gain (derective gain) adalah karakter antena yang terkait dengan kemampuan antena mengarahkan radiasi sinyalnya atau penerima sinyal dari arah tertentu. Pada rumus Persamaan 3.5. 2. Saturasi gain merupakan perbandingan arus kolektor terhadap arus basis. 3. Noise adalah rugi rugi atau gangguan pada suatu jaringan 4.4. Karakteristik Penguat Optik Adapun jenis jenis penguat pada perambatan gelombang optik. a. Booster Amplifier berfungsi memperkuat sinyal yang akan dikirim kan ke Long fiber optik yang akan disalurkan ke RX (Receiver optik) untuk memancarkar ke TX. Pada Gambar 3..3.
outTX in/connector Gambar 3.3. Bosster Amplifier
4.5. Penguat Raman Perhitungkan interaksi pada energi kuantum hv dan panjang gelombang λ=c/v dengan sebuah molekul sebagai aturan konservasi energi bertabrakan. Pada kasus ini, kuantum cahaya kehilangan energi (energi baru hv’,hv’
𝜆𝑠 (= ), oleh karena itu peningkatan daya pada𝜆𝑠 . Dengan 𝑣𝑠
kata lain, jika serat optik yang sesuai dipompa secara optik oleh sumber yang cocok, pancaran sinyal akan diperbesar menjadi dua sinyal dan diperbanyak melalui serat. Pada prakteknya, baik kedua pemompa maju (misalnya pancaran pompa pada arah yang diperbanyak dari pancaran sinyal) dan pemompa mundur sangatlah mungkin. Maka ini tidak diperlukan pada inversi populasi. Dalam kasus pemompa arah maju, variasi pemompa dan daya sinyal bersamaan dengan FRA untuk sinyal kecil dapat dianalisis dengan menyelesaikan Persamaan berikut:
b. Pre-Amplifier berfungsi memperkuat sinyal yang akan diterima oleh receiver optik, dan dipasang tepat sebelum receiver.
𝑑𝑝𝑠 𝑑𝑧
𝑔
= −𝑎𝑠 𝑝𝑠 = ( 𝑟 ) 𝑝𝑝 𝑝𝑠 𝑎𝑝
(3.1)
Dan 𝑑𝑝𝑝 𝑑𝑧
− 𝑎𝑝 𝑝𝑝 𝑧
(3.2)
Dimana 𝑎𝑠 dan 𝑎𝑝 mewakili serat yang hilang pada sinyal dan frekuensi pompa𝑣𝑠 dan 𝑣𝑝, secara berturut turut,𝑝𝑠 dan 𝑝𝑝 merupakan sinyal dan daya pompa secara berturut-turut, yang bervariasi searah dengan panjang z pada serat, 𝑔𝑟 adalah koefisien pertambahan Raman dan 𝑎𝑝 adalah area penyilangan pada pancaran pompa didalam serat.
outTX in/connector Gambar 3.4. Pre-amplifier fiber optik c. In-Line Amplifier berfungsi memperkuat sinyal sepanjang saluran optik, di mana penguat gain pada bosster amplifier danpre amplifier. Pada Gambar 3.5.
Dimana 𝑝𝑝,𝑖𝑛 adalah input daya pompa (pada z=0). Pergantian 𝑝𝑝 pada Persamaan (3.1) dari Persamaan (3.3), maka. 𝑑𝑝𝑠 𝑔𝑟 = −𝑎𝑠 𝑝𝑠 + ( ) 𝑝𝑠 𝑝𝑝,𝑖𝑛 exp(−𝑎𝑝 𝑧) 𝑑𝑧 𝑎𝑝 𝑔
=[-𝑎𝑠 + ( 𝑟 ) 𝑝𝑝,𝑖𝑛 exp(−𝑎𝑝 𝑧)]𝑝𝑠 (3.3) 𝑎𝑝
Jika diperkirakan daya sinyal pada ujung input di FRA adalah𝑝𝑠,𝑖𝑛 dan pada ujung output dari total panjang serat L adalah𝑝𝑠 ( L ) (3.3), maka. 𝑝𝑝(𝐿 )
∫ 𝑝𝑠,𝑖𝑛
𝐿 𝑑𝑝𝑠 𝑔𝑟 = ∫ [ − 𝑎𝑠 + ( ) 𝑝𝑝,𝑖𝑛 exp(−𝑎𝑝 𝑧)]𝑑𝑧 𝑝𝑠 𝑎 𝑝 0
Gambar 3.5 In-line amplifier Atau:
5
[
𝑝𝑠(𝐿) 𝑝𝑠,𝑖𝑛
]=[
𝑔𝑟
𝑝𝑝,𝑖𝑛
𝑎𝑝
(1−𝑒 −𝑎𝑝 𝐿 ) 𝑎𝑝
Atau : 𝑝𝑠 (𝐿) = 𝑝𝑠,𝑖𝑛 exp[
𝑔𝑟
𝑎𝑝
= 𝑝𝑠,𝑖𝑛 exp [
𝑔𝑟 𝑎𝑝
− 𝑎𝑠 𝐿] 𝑝𝑝,𝑖𝑛
(3.4)
(1−𝑒 −𝑎𝑝 𝐿) 𝑎𝑝
− 𝑎𝑠 𝐿]
𝑝𝑝,𝑖𝑛 𝐿𝑒𝑓𝑓 − 𝑎𝑠 𝐿]
Dengan mengubah- ubah daya input dari: 1,5𝜇𝑤, 2𝜇𝑤, 2,5𝜇𝑤, 3𝜇𝑤, 3,5𝜇𝑤 dan 4𝜇𝑤 diperoleh output pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil Perhitungan daya ouput dan gain pada penguat optik. Daya input Daya ouput Gain (dB) 𝑝𝑠,𝑖𝑛 (𝜇𝑤) 𝑝𝑠, (𝜇𝑤) 1,5 6,796dB 4,782𝜇𝑤 2 7,118dB 5,15𝜇𝑤 2,5 7,363dB 5,450𝜇𝑤 3 7,577dB 5,725𝜇𝑤 3,5 7,792dB 6,015𝜇𝑤 4 8,005dB 6,318𝜇𝑤
(3.5)
Pada kasus ini pemompa arah balik untuk pembesar sinyal yang kecil, persamaan (3.1) untuk sinyal yang bervariasi 𝑑𝑝 dapat dimodifikasi. Disitu 𝑑𝑝𝑠 /𝑑𝑧 diganti dengan − 𝑠 . 𝑑𝑧
𝐺𝐹𝑅𝐴 =
𝑝𝑠,𝑖𝑛 𝑝𝑠 (𝐿)
= exp[(𝑔𝑜 − 𝑎𝑠 )𝐿]
(3.6)
Untuk serat pembesar raman digunakan juga konfigurasi arah maju dan arah mundur, pertambahan akan meningkat 20dB telah di eksperimen pada serat silika, yang mana pada lebar pita spektrum sampai dengan 50 nm dan seperti lebar pita yang pas untuk penerapan WDM sistem. FRA memerlukan daya laser yang tinggi untuk memompa.
5.
Perhitungan Raman Pada Penguat Optik Untuk memperoleh sebuah penguat raman dengan asumsi sebagai berikut: - Panjang = 2km (L) - Koefisien redaman sinyal = 0,15 dB/km - Koefisien redaman panjang gelombang (𝑎𝑠 ) besar pompa =0,20 dB/km (𝑎𝑝 ) - Area penyilangan pada pancaran pompa di dalam serat 𝑎𝑝 = 60 𝜇𝑤 - Koefisien pertambahan raman 𝑔𝑟 = 5×10−14 𝑚/𝑤
Pada Tabel 4.1. diperoleh bahwa daya penguat input semakin tinggi maka daya output semakin tinggi juga, dan gain penguat ramanjuga semakain tinggi. Daya pada raman yang distimulasi telah ditemukan𝑝𝑖𝑛 sebesar 6,318𝜇𝑊, dan gain 8,005dB. Lagi pula stimulasi𝑝𝑖𝑛 1,5 sebesar 4,782𝜇𝑊 dan gain 6,796dB. efek raman yang di analisis tergantung pada daya input dan panjang gelombang yang di masukkan ke fiber optik untuk di ketahui berapa penguat fiber optik yang di asumsikan besaran gain dan daya ouput yang akan di transmisted. Setelah melakukan analisis pada daya ouput dan gain nya maka dapat di lihat seperti Gambar grafik 4.2.
Jika daya input sebesar 1𝑚𝑊 maka dengan menggunakan Persamaan (3.5) diperoleh daya output sebesar.
20
1 − exp(−𝑎𝑝 𝐿) 𝑔𝑅 𝑝𝑠 (𝐿) = 𝑝𝑠,𝑖𝑛 exp[ 𝑝𝑝,𝑖𝑛 { } – 𝑎𝑠 𝐿 𝑎𝑝 𝑎𝑝 𝑝𝑠,𝑖𝑛 = 1𝜇𝑊 = 1×10−6 𝑊, 𝑝𝑝,𝑖𝑛 = 1𝑊 𝑔𝑅 = 5×10−14 𝑚𝑊 −1 , 𝑎𝑝 = 60 𝜇𝑚2 = 60×10−12 𝑚2 𝑑𝐵 𝐿 = 2 𝑘𝑚 = 2000 𝑚, 𝑎𝑠 = 0.15 𝑘𝑚(= 3.39×10−5 𝑚−1 ) 𝑑𝐵 (= 4.50×10−5 𝑚−1 ) 𝑎𝑝 = 0.20 𝑘𝑚 5×10−14 𝑚𝑊 −1 𝑝𝑠 (𝐿) = 1×10−6 (𝑊)exp[ ×1(𝑊) 6×10−1 𝑚2
10
1 − exp[−4.50×10−5 (𝑚−1 )×2000(𝑚)] } 4.5×10−5 𝑚−1 − 3.39×10−5 (𝑚−1 )×2000(𝑚)] = 4.582×10−6 𝑊 = 4.582𝜇𝑊 Gain penguat raman dapat di lihat dengan menggunakan Persamaan (3.6). 𝑝𝑠,𝑖𝑛 𝐺𝐹𝑅𝐴 = 𝑝𝑠(𝐿) 4.582𝜇𝑊 𝐺𝐹𝑅𝐴 = = 4.582 1𝜇𝑊 ×{
Gain = 10𝑙𝑜𝑔10 𝐺𝐹𝑅𝐴 = 10𝑙𝑜𝑔10 (4.582) = 6.61 𝑑𝐵
15 gain daya out put
5
daya input
0 1 2 3
4
5
6
Gambar 4.2. Grafik Analisis Penguat Optik Jenis Raman Berdasarkan grafik yang di atas di perlihatkan jika daya input semakin tinggi maka daya ouput dan gain nya semakin tinggi juga. 6.
Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat penulis berikan dari Tugas Akhir ini adalah: 1. Dari hasil perhitungan yang dilakukan dapat dilihat bahwa daya output akan semakin besar jika daya input ke penguat di tambah, pada penguat Raman Optical amplifier (ROA). 2. Gain penguat semakin bertambah dengan menghitung daya input. 6.1. Saran Saran yang dapat penulis tuangkan dari hasil analisis perhitungan Tugas Akhir ini adalah, sebaiknya dalam menghitung sebuah penguat fiber optik dibutuhkan ketelitian yang cukup, karena jika terjadi kesalahan dalam perhitungan
6
maka akan dapat merubah hasil keluaran dari penguat fiber optik tersebut.
DAFTAR PUSTAKA [1]. Anonim. 2015.“Fiber Optik Pada Jaringan Komputer”, http://www.elektroindonesia.com/elektro/el0400b.html.Ta nggal akses : 20 Feb 2015. [2].Anonim.2015.“PengenalanSeratOptik”, http://nickibnu.wordpress.com/2011/05/02/tehnologifiber-optik/. Tanggal akses : 21 Feb 2015. [3]. Anonim. 2015.“Cara Kerja FiberOptik”, http://klikhost.com/elektro/.tanggal akses :11 Maret 2015. [4].Anonim. 2015. “Eksperimen Gelombang Elektromagnetik”.http://riyn.multiply.com/journal/item/4 8/Gelombang_elektromagneti. Tanggal akses : 11 Maret 2015. [5].R.P.Khare, 2004, ” Fiber Optics AndOptoelectrons”, OXFORD, New Delhi. [6]. Jeft Hecht, 2002, “Understanding Fiber Optik”, Pearson Prentee Hall, New Jersey.
7
