v1370 studi tentang penguat optik jenis raman

advertisement
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
1,5πœ‡π‘Š sampai 4,5πœ‡π‘Š sehingga mempengaruhi kenaikan daya ouput dari 4,782πœ‡π‘Š sampai 6,318πœ‡π‘Š 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 Ο΄1 dan sudut bias Ο΄2 terhadap
index bias dielektrik dinyatakan pada Persamaan 2.1.
2
n1 sin Ο΄1 = n2 sin Ο΄2
(2.1)
dimana :
n1 = Indeks bias medium pertama
n2 = Indeks bias medium kedua
Ο΄1 = Sudut datang
Ο΄2 = 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’<hv)
dan muncul pada spektrum sebagai radiasi peningkatan
panjang gelombang λ’(=c/v’). Hal ini disebut dengan
pergantiancadangan. Molekul yang mendapat energi, di
arahkan ke perputaran atau pergetaran level yang lebih tinggi.
Fenomena ini disebut penyebaran raman yang normal.
Konfigurasi dasar dariKedua sinarpada frekuensi vp dan
sinar sinyal input pada frekuensi vs terijeksi kedalam serat
atau jaringan optik yang spesisfik yang berupa pengeras
optik, melalui penguat optik. Panjang gelombang pompa
𝑐
πœ†π‘  (= )dikonversikan menjadi panjang gelombang sinyal
𝑣𝑝
𝑐
πœ†π‘  (= ), oleh karena itu peningkatan daya padaπœ†π‘  . 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
= −π‘Žπ‘  𝑝𝑠 = ( π‘Ÿ ) 𝑝𝑝 𝑝𝑠
π‘Žπ‘
(3.1)
Dan
𝑑𝑝𝑝
𝑑𝑧
− π‘Žπ‘ 𝑝𝑝 𝑧
(3.2)
Dimana π‘Žπ‘  dan π‘Žπ‘ 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, π‘”π‘Ÿ adalah
koefisien pertambahan Raman dan π‘Žπ‘ 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
π‘”π‘Ÿ
= −π‘Žπ‘  𝑝𝑠 + ( ) 𝑝𝑠 𝑝𝑝,𝑖𝑛 exp(−π‘Žπ‘ 𝑧)
𝑑𝑧
π‘Žπ‘
𝑔
=[-π‘Žπ‘  + ( π‘Ÿ ) 𝑝𝑝,𝑖𝑛 exp(−π‘Žπ‘ 𝑧)]𝑝𝑠 (3.3)
π‘Žπ‘
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
π‘”π‘Ÿ
= ∫ [ − π‘Žπ‘  + ( ) 𝑝𝑝,𝑖𝑛 exp(−π‘Žπ‘ 𝑧)]𝑑𝑧
𝑝𝑠
π‘Ž
𝑝
0
Gambar 3.5 In-line amplifier
Atau:
5
[
𝑝𝑠(𝐿)
𝑝𝑠,𝑖𝑛
]=[
π‘”π‘Ÿ
𝑝𝑝,𝑖𝑛
π‘Žπ‘
(1−𝑒 −π‘Žπ‘ 𝐿 )
π‘Žπ‘
Atau : 𝑝𝑠 (𝐿) = 𝑝𝑠,𝑖𝑛 exp[
π‘”π‘Ÿ
π‘Žπ‘
= 𝑝𝑠,𝑖𝑛 exp [
π‘”π‘Ÿ
π‘Žπ‘
− π‘Žπ‘  𝐿]
𝑝𝑝,𝑖𝑛
(3.4)
(1−𝑒 −π‘Žπ‘ 𝐿)
π‘Žπ‘
− π‘Žπ‘  𝐿]
𝑝𝑝,𝑖𝑛 𝐿𝑒𝑓𝑓 − π‘Žπ‘  𝐿]
Dengan mengubah- ubah daya input dari: 1,5πœ‡π‘€, 2πœ‡π‘€,
2,5πœ‡π‘€, 3πœ‡π‘€, 3,5πœ‡π‘€ dan 4πœ‡π‘€ 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 (πœ‡π‘€)
𝑝𝑠, (πœ‡π‘€)
1,5
6,796dB
4,782πœ‡π‘€
2
7,118dB
5,15πœ‡π‘€
2,5
7,363dB
5,450πœ‡π‘€
3
7,577dB
5,725πœ‡π‘€
3,5
7,792dB
6,015πœ‡π‘€
4
8,005dB
6,318πœ‡π‘€
(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[(π‘”π‘œ − π‘Žπ‘  )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 (π‘Žπ‘  ) besar
pompa =0,20 dB/km (π‘Žπ‘ )
- Area penyilangan pada pancaran pompa di dalam
serat π‘Žπ‘ = 60 πœ‡π‘€
- Koefisien pertambahan raman π‘”π‘Ÿ = 5×10−14 π‘š/𝑀
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 6,318πœ‡π‘Š, dan
gain 8,005dB. Lagi pula stimulasi𝑝𝑖𝑛 1,5 sebesar 4,782πœ‡π‘Š
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 1π‘šπ‘Š maka dengan menggunakan
Persamaan (3.5) diperoleh daya output sebesar.
20
1 − exp(−π‘Žπ‘ 𝐿)
𝑔𝑅
𝑝𝑠 (𝐿) = 𝑝𝑠,𝑖𝑛 exp[ 𝑝𝑝,𝑖𝑛 {
} – π‘Žπ‘  𝐿
π‘Žπ‘
π‘Žπ‘
𝑝𝑠,𝑖𝑛 = 1πœ‡π‘Š = 1×10−6 π‘Š, 𝑝𝑝,𝑖𝑛 = 1π‘Š
𝑔𝑅 = 5×10−14 π‘šπ‘Š −1 , π‘Žπ‘ = 60 πœ‡π‘š2 = 60×10−12 π‘š2
𝑑𝐡
𝐿 = 2 π‘˜π‘š = 2000 π‘š, π‘Žπ‘  = 0.15
π‘˜π‘š(= 3.39×10−5 π‘š−1 )
𝑑𝐡
(= 4.50×10−5 π‘š−1 )
π‘Žπ‘ = 0.20
π‘˜π‘š
5×10−14 π‘šπ‘Š −1
𝑝𝑠 (𝐿) = 1×10−6 (π‘Š)exp[
×1(π‘Š)
6×10−1 π‘š2
10
1 − exp[−4.50×10−5 (π‘š−1 )×2000(π‘š)]
}
4.5×10−5 π‘š−1
− 3.39×10−5 (π‘š−1 )×2000(π‘š)]
= 4.582×10−6 π‘Š
= 4.582πœ‡π‘Š
Gain penguat raman dapat di lihat dengan menggunakan
Persamaan (3.6).
𝑝𝑠,𝑖𝑛
𝐺𝐹𝑅𝐴 =
𝑝𝑠(𝐿)
4.582πœ‡π‘Š
𝐺𝐹𝑅𝐴 =
= 4.582
1πœ‡π‘Š
×{
Gain = 10π‘™π‘œπ‘”10 𝐺𝐹𝑅𝐴 = 10π‘™π‘œπ‘”10 (4.582)
= 6.61 𝑑𝐡
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
Download