RENCANA PROGRAM KEGIATAN PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS)
TEKNIK OPTOELEKTRONIKA
OLEH : PROF. ADHI SUSANTO, M.SC., PH.D.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA 2004
Nama Matakuliah
: Teknik Optoelektronika
Kode/SKS
: TKE 52O / 3SKS
Prasyarat
:-
Status Matakuliah
: Pilihan
Deskripsi Singkat Matakuliah : Matakuliah Teknik Optoelektronika mempelajari konsep dan teori yang terkait dengan Teknik Optoelektronika, bagian-bagian sistem optoelektronis, serta penerapannya. Materi Teknik Optoelektronika meliputi : Pendahuluan; Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis; Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika, dan Penerapan Optoelektronika. Matakuliah ini diberikan pada semester 6 dan bersifat pilihan bagi mahasiswa Program Studi Teknik Elektro. Matakuliah prasyarat tidak ada. Sebagai matakuliah pilihan maka beberapa materi pembelajaran diberikan dalam bentuk diskusi dengan mengingat perkembangan Teknik Optoelektronika. Contoh contoh yang diberikan akan selalu disesuaikan dengan perkembangan tersebut. Tujuan Pembelajaran : Setelah menyelesaikan mata kuliah ini mahasiswa dapat memahami konsep, latar belakang, serta penerapan Teknik Optoelektronika yang meliputi : Pendahuluan; Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis; Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika, dan Penerapan Optoelektronika.
Materi Pembelajaran : 1. Pendahuluan 1.1
Pengertian Optoelektronika
1.2
Spektrum Operasional Optoelektronika
1.3
Sejarah Singkat Perkembangan Optoelektronika
1.4
Daya Tank Optoelektronika
2. Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis 2.1. Sistem Optoelektronis 2.2. Subsistem Pemancaran Isyarat 2.2.1. Diode Pancar Cahaya (LED) 2.2.2. LED Pancar Permukaan 2.2.3. LED Pancar Pinggir 2.2.4. Diode Laser Suntikan 2.2.5. Pemancaran Isyarat 2.3. Subsistem Pengolahan Isyarat 2.3.1
Ragam Modulasi (Pengolahan isyarat analog dan digital)
2.3.2
Sistem Penyaluran Isyarat
2.3.3
Pengantarmukaan (Interfacing)
2.4. Subsistem Penerimaan Isyarat Optis 2.4.1
Fotodiode PIN
2.4.2
Fotodiode Guguran (APD)
2.4.3
Fototransistor
3. Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika 3.1. Sumber-Sumber Elektroluminesens 3.1.1
Dasar Teori LED
3.1.2
Sifat-sifat Fisis LED
3.1.3
Watak-watak Elektris LED
3.1.4
Data Watak LED
3.1.5
Perancangan Kondisi Terburuk
3.2. Diode LASER 3.2.1
Umum
3.2.2
Konsep Bidang Semu Fermi
3.2.3
Konsep Penguatan Optis pada Bahan Semihantar
3.2.4
Diode Laser Sambungan Semacam
3.2.5
Diode Laser Sambungan Bermacam Ganda
3.2.6
Struktur Laser
3.2.7
Watak Cahaya Arus Laser
3.2.8
Laser Lapis 20 µm
3.2.9
Laser Lapis Sempit 3 µm
3.2.10 Pengaruh Suhu pada Daerah Kerja Laser Lapis 3.2.11 Struktur Mode Pelaseran 3.3. Teknologi Serat Optis 3.3.1
Teori Sinar pada Serat Optis
3.3.2
Teori Sinar pada Serat Berteras Seragam
3.3.3
Analisis Teori Sinar pada Serat Optis Berteras Takseragam
3.4. Kabel Serat Optis 3.4.1
Penjelasan Umum
3.4.2
Unjuk-Kerja Serat Optis yang Dituntut
3.4.3
Perencanaan Kabel
3.5. Fotodetektor 3.5.1
Umum
3.5.2
Pendeteksian Isyarat Cahaya Efek Fotoelektrik
3.5.3
Fotodiode PN dan PIN
3.5.4
Fotodiode Guguran (Avalanche Photodiode, APD)
3.5.5
Model Untai Fotodiode PIN
3.5.6
Model Untai Diode Guguran APD
3.5.7
Derau dan Isyarat Minimum yang Dapat Terdeteksi
3.5.8
Peroleh Guguran (Avalanche Gain)
3.6. Optoisolator 3.6.1
Umum
3.6.2
Komponen Pemancar Cahaya
3.6.3
Medium Optis
3.6.4
Fotodiode
3.6.5
Tingkat Penguat
3.6.6
Watak Parameter Optoisolator
4. Penerapan Optoelektronika 4.1 Penerapan LED sebagai Piranti Peraga
4.1.1
Peraga Grafik Balok (Bar Graph Display)
4.1.2
Peraga Indikator Posisi
4.1.3
Peraga Karakter
4.1.4
Peraga dengan Penyinaran Belakang (Back Lighting)
4.2 Penerapan LED dan Fotodetektor untuk Deteksi Asap 4.3 Penerapan Optoisolator 4.3.1
Penggunaan Optoisolator dalam Bidang Elektronika
4.3.2
Penerapan Optoisolator pada Pengendalian Daya
4.4 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Telekomunikasi 4.4.1
Sistem Transmisi Analog
4.4.2
Sistem Transmisi Digital
4.4.3
Pertimbangan Sistem
4.5 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Militer 4.6 Penerapan Optoelektronika pada Peralatan yang Bergerak 4.7 Penerapan
Optoelektronika
di
Bidang
Instrumentasi,
Robotika,
dan
Kedokteran 5. PERKEMBANGAN
DAN
IMPLEMENTASI
TEKNIK
OPTOELEKTRONIKA
(TUGAS MANDIRI DAN PRESENTASI KELOMPOK) Outcome Pembelajaran : 1.
Menjelaskan pengertian optoelektronika; menjelaskan spektrum operasional optoelektronika; menjelaskan sejarah singkat perkembangan optoelektronika; menjelaskan daya tarik optoelektronika.
2.
Menjelaskan sistem optoelektronis; menjelaskan subsistem pemancaran isyarat yang terdiri atas diode pancar cahaya (LED), LED pancar permukaan, LED pancar pinggir, Diode laser suntikan dan proses pemancaran isyarat; menjelaskan subsistem pengolahan isyarat yang terdiri atas ragam modulasi, sistem penyaluran isyarat dan pengantarmukaan; menjelaskan subsistem penerimaan isyarat optis yang terdiri atas fotodiode PIN, fotodiode guguran, serta fototransistor.
3.
Menjelaskan sumber - sumber elektroluminesens yang terdiri atas dasar teori LED, sifat - sifat fisis, watak elektris, data watak serta perancangan kondisi terburuk; menjelaskan diode laser mengenai konsep bidang semu Fermi, konsep penguatan optis pada bahan semihantar, diode laser sambungan
semacam dan bermacam ganda, struktur laser, watak cahaya arus laser, laser lapis 20 µm, laser lapis sempit 3 µm, pengaruh suhu pada daerah kerja laser lapis dan struktur mode pelaseran; menjelaskan teknologi serat optis yang terdiri atas terori sinar pada serat optis, teori sinar pada serat berteras seragam serta analisis teori sinar pada serat optis berteras takseragarn; menjelaskan kabel serat optis yang terdiri atas unjuk-kerja serat optis serta perencanaan kabel; menjelaskan fotodetektor yang terdiri atas pendeteksian isyarat cahaya efek fotoelektrik, fotodiode PN/PLN, fotodiode guguran (APD), model untai fotodiode PIN, model untai diode guguran APD, derau dan isyarat minimum yang dapat terdeteksi serta peroleh guguran; menjelaskan optoisolator yang terdiri atas komponen pemancar cahaya, medium optis, fotodiode, tingkat penguat serta watak parameter optoisolator. 4.
Menjelaskan penerapan LED sebagai piranti peraga (antara lain: Grafik Balok (Bar Graph Display), Indikator Posisi, Peraga Karakter); menjelaskan penerapan LED dan fotodetektor untuk deteksi asap; menjelaskan penerapan optoisolator (antara lain dalam bidang elektronika dan pengendalian daya); menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang telekomunikasi (antara lain sistem transmisi analog, digital, dan pertimbangan sistem); menjelaskan penerapan
optoelektronika
dalam
bidang
militer,
peralatan
bergerak,
instrumentasi, robotika dan kedokteran. 5.
Mempresentasikan dan mendiskusikan secara kelompok hasil yang diperoleh dan
browsing
internet
mengenai
perkembangan
dan
implementasi
optoelektronika. Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKBM) : Minggu ke 1.
Topik (Pokok Bahasan) 1.
Metode Pembelajaran
Pendahuluan
•
Ceramah
1.1 Pengertian Optoelektronika
•
Menggunakan media
1.2 Spektrum Operasional Optoelektronika 1.3 Sejarah Singkat Perkembangan Elektronika 1.4 Daya Tarik Optoelektronika
OHP, papan tulis, notebook, dan projector LCD
2.
2.
Bagian – Bagian Sistem
•
Ceramah
Optoelektronis
•
Menggunakan media
2.1 Sistem Optoelektronis
OHP, papan tulis,
2.2 Subsistem Pemancaran Isyarat
notebook, dan
2.2.1 Diode
Pancar
Cahaya
projector LCD
(LED) 2.2.2 LED Pancar Permukaan 2.2.3 LED Pancar Pinggir 2.2.4 Diode Laser Suntikan 2.2.5 Pemancaran Isyarat 3.
2.3 Subsistem Pengolahan Isyarat 2.3.1
Ragam Modulasi
•
Ceramah
•
Menggunakan media
(Pengolahan Isyarat Analog
OHP, papan tulis,
Dan Digital)
notebook, dan
2.3.2
Sistem Penyaluran Isyarat
projector LCD
2.3.3
Pengantarmukaan (Interfacing)
2.4 Subsistem
Penerimaan
Isyarat
Optis
4.
3.
2.4.1
Fotodiode PIN
2.4.2
Fotodiode Guguran (APD)
2.4.3
Fototransistor
Teknologi dan Analisis Fungsi
•
Ceramah
Komponen Optoelektronika
Menggunakan media
3.1 Sumber-sumber Elektroluminesens
OHP, papan tulis,
3.1.1
Dasar Teori LED
notebook, dan
3.1.2
Sifat – Sifat Fisis LED
projector LCD
3.1.3
Watak – watak Elektris LED
3.1.4
Data Watak LED
3.1.5
Perancangan Kondisi Terburuk
5.
3.2 Diode LASER 3.2.1
Umum
3.2.2
Konsep Fermi
Bidang
Semu
•
Ceramah
•
Menggunakan media OHP, papan tulis, notebook, dan
3.2.3
Konsep Penguatan Optis
projector LCD
pada Bahan Semihantar 3.2.4
Diode Laser Sambungan Semacam
3.2.5
Diode Laser Sambungan Bermacam Ganda
3.2.6
Struktur Laser
3.2.7
Watak Cahaya Arus Laser
3.2.8
Laser Lapis 20 µm
3.2.9
Laser Lapis Sempit 3 µm
3.2.10 Pengasuh
Suhu
pada
Daerah Kerja Laser Lapis 3.2.11 Struktur Mode Pelaseran 6.
3.3 Teknologi Serat Optis 3.3.1
Teori
•
Sinar
pada
Serat •
Optis 3.3.2
Teori
Menggunakan media OHP, papan tulis,
Sinar
pada
Serat
notebook, dan
Berteras Seragam 3.3.3
Ceramah
projector LCD
Analisis Teori Sinar pada Serat
optis
Berteras
Takseragam 3.4 Kabel Serat Optis 3.4.1
Penjelasan Umum
3.4.2
Unjuk-Kerja
Serat
Optis
yang Dituntut 3.4.3 7.
Perencanaan Kabel
3.5 Fotodetektor
•
Ceramah
•
Menggunakan media
3.5.1
Umum
3.5.2
Pendeteksian Isyarat
OHP, papan tulis,
Cahaya Efek Fotoelektrik
notebook, dan
Fotodiode Guguran
projector LCD
3.5.3
(Avalanche Potodiode), APD
3.6 Optoisolator
10.
•
Ceramah
•
Menggunakan media
3.6.1
Umum
3.6.2
Komponen Pemancar
OHP, papan tulis,
Cahaya
notebook, dan
3.6.3
Medium Optis
projector LCD
3.6.4
Fotodiode
•
Ceramah
3.6.5
Tingkat Penguat
•
Menggunakan media
3.6.6
Watak Parameter
OHP, papan tulis,
Optoisolator
notebook, dan projector LCD
11.
4.
Penerapan Optoelektronika
•
Ceramah
4.1 Penerapan LED sebagai piranti
•
Menggunakan media
peraga 4.1.1
OHP, papan tulis, Peraga Grafik Balok (Bar
notebook, dan
Graph Display)
projector LCD
4.1.2
Peraga Indikator Posisi
4.1.3
Peraga Karakter
4.1.4
Peraga dengan Penyinaran Belakang (Back Lighting)
4.2 Penerapan LED dan Fotodetektor untuk Deteksi Asap 12.
4.3 Penerapan Optoisolator 4.3.1 4.3.2
Penggunaan
•
Optoisolator •
Ceramah Menggunakan
dalam Bidang Elektronika
OHP,
Penerapan Optoisolator
notebook,
pada Pengendalian Daya
projector LCD
papan
media tulis, dan
4.4 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Telekomunikasi 13.
4.5 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Militer 4.6 Penerapan Optoelektronika pada
•
Ceramah
•
Menggunakan OHP,
papan
Peralatan yang Bergerak
notebook,
4.7 Penerapan Optoelektronika di
projector
Bidang Instrumentasi, Robotika, dan Kedokteran
media tulis, dan
14.
5.
PERKEMBANGAN DAN
•
Ceramah
IMPLEMENTASI TEKNIK
•
Menggunakan
OPTOELEKTRONIKA (TUGAS
OHP,
MANDIRI DAN PRESENTASI
notebook,
KELOMPOK)
projector
papan
media tulis, dan
PENJABARAN RKBM : 1. Kuliah Minggu 1 Menjelaskan pengertian optoelektronika; menjelaskan spektrum operasional optolektronika; menjelaskan sejarah singkat perkembangan optoelektronika; menjelaskan daya tarik optoelektronika. 2. Kuliah Minggu 2 Menjelaskan sistem optoelektronis; menjelaskan subsistem pemancaran isyarat yang terdiri atas diode pancar cahaya (LED), LED pancar permukaan, LED pancar pinggir, diode laser suntikan dan proser pemancaran isyarat. 3. Kuliah Minggu 3 Menjelaskan subsistem pengolahan isyarat antara lain ragam pengolahan isyarat analog dan digital, sistem penyaluran isyarat, pengantarmukaan; menjelaskan subsistem penerimaan isyarat optis yang terdiri atas fotodiode PIN, fotodiode guguran dan fototransistor. 4. Minggu 4 Menjelaskan sumber-sumber elektroluminesens antara lain dasar teori LED, sifatsifat watak-watak listrik, data watak LED serta perancangan kondisi terburuk. 5. Kuliah Minggu 5 Menjelaskan tentang diode laser antara lain konsep bidang semu Fermi, konsep penguatan optis pada bahan semihantar, diode laser sambungan semacam, diode laser sambungan bermacam ganda, struktur laser, watak cahaya arus laser, laser lapis 20 µm, laser lapis sempit 3 µm, pengaruh suhu pada daerah kerja laser lapis serta struktur mode pelaseran. 6. Kuliah Minggu 6 Menjelaskan teknologi serat optis yang terdiri atas teori sinar pada serat optis, teori sinar pada serat berteras seragam, analisis teori sinar pada serat optis berteras takseragam; menjelaskan kabel serat optis antara lain unjuk kerja serat optis dan perencanaan kabel.
7. Kuliah Minggu Menjelaskan fotodetektor antara lain pendeteksian isyarat cahaya efek fotoelektrik, fotodiode PN/PIN, fotodiode guguran (APD). 8. Kuliah Minggu 8 Menjelaskan fotodetektor antara lain model untai fotodiode PIN, model untai diode 6 guguran APD, derau dan isyarat minimum yang dapat terdeteksi serta peroleh guguran. 9. Kuliah Minggu 9 Menjelaskan optoisolator antara lain tentang komponen pemancar cahaya dan medium optis. 10. Kuliah Minggu 10 Menjelaskan optoisolator yang terdiri atas fotodiode, tingkat penguat dan watak parameter optoisolator 11. Kuliah Minggu 11 Menjelaskan penerapan LED sebagai piranti peraga yang terdiri atas peraga grafik balok, peraga indikator posisi, peraga karakter, peraga dengan penyinaran belakang; menjelaskan penerapan LED dan fotodetektor untuk deteksi asap. 12. Kuliah Minggu 12 Menjelaskan penerapan optoisolator yang terdiri atas penggunaan optoisolator dalam bidang elektronika dan pengendalian daya; menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang telekomunikasi yang terdiri atas sistem transmisi analog, digital dan pertimbangan sistem. 13. Kuliah Minggu 13 Menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang militer, peralatan yang bergerak, bidang instrumentasi, robotika dan kedokteran. 14. Kuliah Minggu 14 Mempresentasikan dan mendiskusikan secara kelompok hasil yang diperoleh dan browsing
internet
mengenai
perkembangan
optoelektronika. EVALUASI : 1. Pemahaman subsistem pemancaran isyarat optis. 2. Pemahaman subsistem pengolahan isyarat optis. 3. Pemahaman subsistem penerimaan isyarat optis
dan
implementasi
teknik
4. Pemahaman penerapan LED, optoisolator, dan penerapan di bidang militer, kedokteran, instrumentasi. 5. Hasil diskusi pertemuan terakhir BAHAN PUSTAKA : 1. Chuang, S.L., 1995, Physics of Optoelectronics Devices, Wiley-Intescience. 2. Kasap, S.O., 2001, Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices, Prentice Hall.
