DISPERSIDISPERSI

Apa yang terjadi jika cahaya yang melewati serat optik mengalami absobsi , hamburan Rayleigh dan salurannya mengalami microbends dan pelengkungan ?

Terjadi Rugi daya pada serat optik. Fenomena ini

menyebabkan fenomenan Attenuation Fenomena ini menyebabkan sinyal yang dikirimkan

menjadi redup

Cerah RedupAtenuasi (0,3 dB/km

Fiber optik

DispersionApa yang terjadi jika sinar yang diumpankan pada serat optik berbeda lintasannya?

Pulsa inputPulsa output

Apa yang terjadi jika sinar yang diumpankan pada serat optik berbeda panjang gelombangnya?

Menyebabkan pulsa cahaya yang dibentuk kedua sinar memuai.

Cahaya dalam serat optik menempuh banyak lintasan disebut Dispersi intermodus

Pulsa yang dikirimkan akan melebar sehingga mengakibarkan pulsa pulsa saling tumpang tindih satu dengan yang lain, dalam kasus ini informasi yang dibawa oleh pulsa menjadi rusak

1.Cara mengatasi masalah ini dengan menurunkan 1.Cara mengatasi masalah ini dengan menurunkan frekwensi pulsa sehingga jarak antar pulsa menjadi frekwensi pulsa sehingga jarak antar pulsa menjadi lebih lebar dan bila tumpang tindih tetap terjadi lebih lebar dan bila tumpang tindih tetap terjadi maka pulsa pulsa tidak akan terlalu rusak maka pulsa pulsa tidak akan terlalu rusak

2. merancang seart optik sedemikian hingga modus 2. merancang seart optik sedemikian hingga modus modus dapat merambat di dalam serat optik modus dapat merambat di dalam serat optik kecepatannya samakecepatannya sama3. merancang serat optik menyisakan hanya satu 3. merancang serat optik menyisakan hanya satu modus tunggal dan menghilangkan modus yang modus tunggal dan menghilangkan modus yang laiannyalaiannya

Bagaimana cara mengatasi dispersi intermodus?

Modus dalam serat optik

Modus serat optikModus serat optikEx

z

Direction of Propagation

By

z

x

y

k

.

S.O.Kasap, optoelectronics and Photonics Principles and Practices, prentice hall, 2001

Cahaya yang merambat dalam serat optik pada kenyataanya adalah sekumpulan gelombang EM. Gelombang EM memilki medan listrik dan medan magnet dan masing masing komponen membentuk pola tertentu dalam serat optik. Pola ini disebut modus transmisi

Cahaya yang merambat dalam serat optik pada kenyataanya adalah sekumpulan gelombang EM. Gelombang EM memilki medan listrik dan medan magnet dan masing masing komponen membentuk pola tertentu dalam serat optik.

Modus serat optikModus serat optik

Core

z

n1 x

// x

n1 y

// y

Ey

Ex

Ex

Ey

E

= Pulse spread

Input light pulse

Output light pulset

t

Intensity

Suppose that the core refractive index has different values along two orthogonaldirections corresponding to electric field oscillation direction (polarizations). We cantake x and y axes along these directions. An input light will travel along the fiber with Ex

and Ey polarizations having different group velocities and hence arrive at the output atdifferent times

© 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)

Berapa banyak modus di dalam serat optik

Jumlah modus dalam serat optik dirumuskan

Jumlah modus = ( garis tengah inti x NA x /) 2

2

. Berapa banyak modus didalam inti Garis tengah inti = 50 m

150

n=1,484

n=1,470

Garis normal

Jawab = 703 modus

Fiber optikFiber optik

Step Index Multi-mode ( serat indek bias berjenjang )

Graded Index Multi-mode ( serat indek bias bergr dasi)

Perhitungan dispersi

Pulsa input lebar pita = tp1Pulsa output lebar pita = tp2Dispersinya adalah :

Dispersi sinyal tergantung pada panjang serat, yaitu :

diberikan di data serat

L = panjang serat dalam km

2/122

12 ppmp ttt

km

dispersiLtmp

km

dispersi

Dispersi multi lintasan)

Akibat adanya ragam propagasi gelombang cahaya

cn

n

L

t

cn

Ln

n

n

c

Lnttt

mp

cmp

2

1

2

1

2

110 1

Hubungan antara dispersi intermodal dengan lebar pita (bandwidth) serat sepanjang L

dilemamunculnn

cnfL

productlengthbandwidth

jaraklebarpitaperkalianmaka

tf

mp

1

2

2

:)(

1~2

DISPERSIDISPERSI

Pada Single Mode Fiber Step Index, cara mengurangi dispersi intermodal :

MEMPERKECIL DIAMETER INTI

(shg dimungkinkan hanya satu ragam berkas sinar saja yang merambat ke dalam serat optik)

Penentuan diameter single mode :

405,2

22/12

22

1

nna

DISPERSIDISPERSI

2. Dispersi Intramodal/Kromatik

diakibatkan oleh kenyataan bahwa berkas sinar dalam serat terdiri atas sekelompok frekuensi yang dapat diasosiasikan dengan lebar pita

Ym

c

tfL

d

ndYmYm

cL

t

panjangpersatuanwaktupenyebaran

adalahpentingParameter

relatifsumberoptikspektralLebar

disp

disp

44

1

;

:

:

2

22

Dispersi total untuk kasus-kasus yang berbeda :

2/122 )()( dispmptot ttt

Contoh :Suatu serat dengan spek data sbb :Dispersi intermodal = 5 ns/kmDispersi intramodal = 100 (ps/km.nm)Linewidth = 40 nmFiberlength = 5 kmHitung :a) dispersi intermodal total,

b) dispersi intramodal total, c) total dispersi

2

2NM

Dengan :

2/11 )(2

)(2

an

NAa

16.711 Lecture 3 Optical fibers

Examples --- single mode and multi-mode fibers

1. Calculate the number of allowed modes in a multimode step index fiber, a = 100 m, core index of 1.468 and a cladding index of 1.447 at the wavelength of 850nm.

,44.91)(2 2/12

221 nn

aV

,41812

2

V

M

Solution:

a < 2.1m

2. What should be the core radius of a single mode fiber that has the core index of 1.468 and the cladding index of 1.447 at the wavelength of 1.3m.

,4.2)(2 2/12

221 nn

aV

Solution:

3. Calculate the mode field diameter of a single mode fiber that has the core index of 1.458 and the cladding index of 1.452 at the wavelength of 1.3m.

,1.10)/11(22 0 mVaw

Solution:

KUISKUIS

1. Dispersi a. menyebabkan inti memuai dan bertambah

besar saat pulsa cahaya merambat di dalamnya b.Mengakibatkan panjang gelombang cahaya

bertambah besar di dalam serat optik. c. Adalah pemuaian pulsa pulsa cahaya ketika

merambat di dalam serat optik d. Tidak akan terjadi jika sumber cahaya yang

digunakan adalah laser

2. Sebuah serat optik MM SI memiliki ukuran garis tengah 62,5 m dan apertur numerik sebesar 0,2424. Jumlah modus yang dapat merambat di dalam serat optik ini jika panjang gelombang yang digunakan 865 nm adalah

a. 1 b. 378 c. 1513,78 d. 1513

3. Dispersi intramodus a. Hanya terjadi di dalam serat optik modus

jamak b. Disebut juga sebgai dispersi kromatis c. Tidak terjadi pada serat optik modus jamak d. Tidak dapat terjadi di dalam serat optik

yang sepenuhnya dari bahan plastik

4. Apabila panjang gelombang cahaya yang ditranmisikan diperkecil, maka jumlah modus akan

a. Berkurang b. Bertambah c. Tetap sama d. Turun menjadi setengahnya di dalam serat

optik indeks bergradasi

5. Indekbias sebuah serat optik GI a. Paling tinggi nilainya di bagian tengah inti b. Biasanya lebih tinggi nilainya di daerah

mantel daripada di dalam inti c. Terus bertambah dari bagian tengah inti ke

bagian pinggiran d. Bernilai 4 dan bukannya 2 seperti pada

serat optik step index

SOALSOALHitung jumlah mode, dispersi intermodal

per km untuk serat step indeks di bawah dan λ = 820 nm

a. n1 = 1,41 ; n2 = 1,40 dan a = 50μmb. n1 = 1,45 ; n2 = 1,40 dan a = 50μm

Kemudian banding dan analisa hasil dari perhitungan di atas

Q: Tinjau fiber multimode panjang 1 Km dengan indek bias n1= 1.480 , n2= 1.465. dan ∆ = 0.10 , tentukan lebar dispersi

∆tmp= ?

Degradation In Fiber Optic CableDegradation In Fiber Optic Cable

Attenuation◦Loss of light power as the signal travels through

optical cable Dispersion

◦Spreading of signal pulses as they travel through optical cable

Multi-Mode50/62.5um core, 125um cladAtten-MHz/km: 200 MHz/kmAtten-dB/km: 3dB @ 850nmMMF has an orange jacket

Single-Mode9um core, 125um

claddingAtten-dB/km: 0.4/0.3dB

1310nm/1550nmSMF has a yellow

jacket

Laser

Laser

M uliti M ode

S ing le M ode

Core

Cross section

Cladding

LE D

Laser

M uliti M ode

S ing le M ode

Core

Cross section

Cladding

CoreCladding

Fiber TypesFiber Types