Dokumen tersebut membahas tentang berbagai jenis gelombang pembawa untuk berbagai jenis informasi komunikasi seperti suara, musik, siaran televisi, komunikasi optik, dan komunikasi melalui serat optik. Dokumen tersebut juga menjelaskan prinsip dasar dari komunikasi optik dan keunggulan penggunaan serat optik dibandingkan teknologi lainnya.
3. Jenis Informasi Gelombang Pembawa
Suara, musik kualitas MW : 550 s.d 1500 kHz
sedang
Musik kualitas tinggi FM : 88 s.d 108 MHz
Siaran televisi analog VHF : 40 s.d 216 MHz
UHF : 470 s.d 960 MHz
Link telepon antar kota Gel. Mikro : di atas 1
(± 1000 saluran) GHz
4. Jenis Informasi Gel Pembawa
Satelit Komunikasi Gelombang mikro :
diatas 10 Ghz
??? (Big Oppurtunity = Gelombang Cahaya:
kesempatan aplikasi diatas 1014 Hz
yang luas)
5. Komunikasi optik
• Melalui Udara (Free
Air)
• Untuk link (non
permanen) di tengah
medan yang sulit
• Jarak terbatas
• Terhalang kabut dan
hujan
6. Komunikasi optik(2)
• Melalui ruang
Angkasa
• Untuk komunikasi
antar satelit
• Keuntungan
dibandingkan
gelombang mikro
adalah: antena lebih
kecil dan ringan
7. Keuntungan di banding Gel Mikro
(lanjut)
• Daya yang diperlukan lebih rendah
• Lebih kebal terhadap interferensi
• Laju data yang dapat dicapai lebih tinggi
(Hukum Shanon)
• Tentu ada kelemahannya juga : sistim
yang rumit untuk pengarahan sinyal
(masalah Line Of Sight) antara lain
goyangan getaran satelit akibat tumbukan
partikel kosmis
8. Melalui serat Optik (Fiber Optic)
• Keuntungannya:
• Kapasitas informasi Sangat besar
• Bebas dari gangguan medan elektromagnetik
• Bebas dari cakap silang (cross talk)
• Tidak dapat disadap
• Tidak menimbulkan bahaya hubung singkat dan
loncatan listrik
• Bebas dari “Ground –Loop
• Kecil dan ringan (dibanding kawat tembaga)
9. Melalui Penyalur cahaya
• Tidak dipergunakan
karena goresan dan
kotoran dapat
mengganggu
pantulan
• Bila dua batang
penyalur cahaya
saling bersinggungan
memungkinkan
cahaya bocor (efek
pembiasan)
10. Mengapa atau bagaimana bisa
• Disini terdapat satu prinsip dalam Fisika
optik yang disebut PANTULAN DALAM
TOTAL
12. Tentang diameter
• Diameter serat optik dibuat sangat kecil
• Diameter inti sekitar 50 µm sementara
diameter selubung sekitar 125 µm
• Alasan kekuatan bahan, jari-jari
kelengkungan yang diperbolehkan
tergantung dari diameter inti, kemudian
penghematan bahan
16. Syarat pantulan dalam total
sin θ
n
> 2
n1
2
cos θ
n
<1 − 2
n
1
Sehingga:
2
n
n0 ⋅ sin ϕ < n1 ⋅ 1 − 2
n
atau n0 ⋅ sin ϕ < n1 − n2
2 2
1
1
sin ϕ< n1 −n2
2 2
n0
17. Jadi
1
sin ϕ MAX = n12 − n2
2
bila n <n +n
2
1
2
2
2
0
n0
=1 bila n >n +n
2
1
2
2
2
0
ϕ Max = sudut penerimaan
Aperture Numerik =
N ⋅A= n −n 2
1
2
2
19. Dalam segitiga ABC berlaku ATURAN SINUS :
sin θ1 sin 180 − θ 2
=
( 0
)
BC AC
Dengan memperhatikan ( )
sin 1800 − θ 2 = sin θ 2
d
BC = R −
2
d
AC = R +
2
20. Dalam segitiga ACD :
sin θ1 sin (180 − θ ) sin θ
0
= =
CD AC AC
dengan
CD = R + ρ
−d +d
≤ρ ≤
2 2
Sehingga :
R +ρ
sin θ =
1 ⋅sin θ
d
R+
2
21. karena sin θ sin θ
1
= 2 maka
BC AC
d
R+
sin θ2 = 2 ⋅sin θ
1
d
R−
2
R +ρ
sin θ2 = ⋅sin θ
d
R−
2
−d +d
≤ρ ≤
Dan karena 2 2
sin θ1 ≤ sin θ ≤ sin θ 2
22. Syarat pantulan dalam total :
n2
sin θ >
1
n1
n2
sin θ >
2
n1
Tetapi sin θ 2 > sin θ1 Sehingga yang lebih menentukan
adalah
sin θ1
R+ρ⋅sin θ>n2
d n1
R+
2
Atau
n2 R + d
sin θ > ⋅ 2
n1 R + ρ
23. untuk (harga minimum dari ρ)
−d
ρ=
2
n2 R + d
sin θ > ⋅ 2
n1 R − d
2
Sebagai contoh : serat optik dengan n1 =1,50 dan n2 = 1,48, sementara d =1 mm
Tentukan sudut kritis untuk serat optik ini bila kondisinya lurus
Kemudian apabila melengkung atau membelok, berapa Jari-jari kelengkungannya
Agar perubahan sudut kritis tidak lebih dari 1 %
n2 1,48
Untuk serat optik yang sin θk = = = 0.987
Lurus : n1 1,50
θ k = arcsin( 0.987 ) = 80.630
24. Bila serat optik melengkung dengan syarat perubahan tidak lebih dari 1%
θk ' −θk
<1%
θk
θk ' −θk
< 0.01
θk
0.01 ⋅ θ k = θ k − θ k
'
sehingga 1,01 ⋅θk =θk '
1,01 ⋅80.62 = 81.43
0 0
n2 R + d 1,48 R + 0,5
sin θk >
'
⋅ 2
sin 81,43 > 0
⋅
n1 R − d
2 1.50 R − 0,5
1,48 R + 0,5
0,989 > ⋅
1.50 R − 0,5
25. Kaitan dengan NA
n0 ⋅ sin ϕ = n1 ⋅ cos θ Merupakan sudut masuk sinar
Ke dalam serat optik
n1
sin ϕ = 1 − sin 2 θ Sehingga
n0
sin ϕ <
1
n −n
2 2
⋅
(R + )
d 2
2
n0
1 2
(R − )
d 2
2
Atau sebaliknya
d n2 + n1 − n0 ⋅ sin 2 ϕ
2 2
R> ⋅
2 n2 − n1 − n0 ⋅ sin 2 ϕ
2 2
26. Sinar / Cahaya
• Yang kita bahas adalah sinar meridional
• Yaitu sinar yang dalam perambatannya
setiap kali memotong sumbu serat optik
• Garis sumbu terwakili titik pusat pada
tampak penampang masukan
27. Sinar skew
• Sinar yang bukan meridional, atau sinar
ulir karena bergerak spiral tak pernah
memotong sumbu serat optik
28. AC AC AD
cosθ = = ⋅
AB AD AB
cosθ = cos γ sin ϕ s
29. sin θ
Syarat pantulan dalam total n
> 2 atau
n1
2
cos θ
n
<1 − 2
n
1
sehingga
2
2
n
cos γ⋅sin ϕ < 1 −
s
n
1
Jika ϕs Sudut masuk sinar skew: n1 sin ϕ s = n0 sin ϕ s
'
n0 cos γ sin ϕ s < n − n 2
1
2
2
30. Sudut penerimaan sinar skew
n −n 2
sin ϕ max
2
sin ϕ s max = 1
= 2
n0 ⋅ cos γ cos γ
Mana yang lebih besar sudut datang sinar meridional atau sinar
Skew??
32. Persoalan Panjang lintasan
Panjang lintasan sinar :
AC = AB ⋅ sec ϕ '
Untuk serat optik sepanjang l
L = l ⋅ sec ϕ '
Untuk sinar skew :
l ⋅ sec ϕ '
Ls = = l ⋅ sec ϕ ⋅ sec γ
'
cos γ
34. Peristiwa dispersi
• Terjadi perbedaan panjang lintasan
gelombang cahaya untuk sudut datang
yang berbeda
• Karena seluruh gelombang optik berjalan
pada inti dengan indeks bias sama n1
maka kecepatan gelombangnya akan
sama
• Akibatnya waktu tempuh tiap gelombang
akan berbeda-beda
35. • Pulsa di input serat optik tajam dengan
durasi singkat akan berubah menjadi
pulsa yang tumpul dengan durasi lebih
lebar
• Mengingat prinsip frekuensi yang
berkebalikan dengan durasi, maka lebar
pita frekuensi sinyal output akan lebih
pendek di banding lebar pita sinyal input
(ada loss frekuensi)
37. Profil indeks
Indeks bias n10 tertinggi didalam inti pada sumbu
Sementara n1(r) adalah nilai indeks bias yang berubah seiring
perubahan jarak dari pusat, a = jari-jari inti serat optik,
α = penentu profil (bila =2 maka parabolik, memiliki dispersi paling minimal)
n10 −n 2
∆=
n10
38. Serat optik multi mode
• Serat optik Step index
• Serat optik Graded index
