Numerical Aperture - Dadiek Pranindito

SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
Submitted by Dadiek Pranindito ST, MT,.
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELEMATIKA TELKOM
PURWOKERTO
LOGO
Susunan Serat Optik (1)
9/50/62.5 mm
125 mm
Core
Coating
Cladding
Susunan serat optik dari lapisan paling dalam adalah :
Core
: dengan diameter antara 9/50/62,5 µm
Cladding
: dengan diameter 125 µm
Coating
: primary coating dengan diameter 250 µm
Topik Pembahasan
Chapter 1
Overview
Perambatan Cahaya
Pertemuan Ke 4 & 5
Numerical
Aperture
Chapter 2
Jenis
Fiber Optik
Click the words to explore
Press <-- to go back
Press Esc to stop
Chapter 1
Perambatan Cahaya
1.
2.
3.
4.
Teori Perambatan Cahaya
Sudut Kritis
Total Internal Reflection (TIR)
Numerical Aperture
LOGO
Total Internal Refletion
Ic = Critical angle
• Dengan mengatur Ic, maka akan diperoleh I2 = 90º
• Jika I2 = 90º, maka cahaya yang direfraksikan tidak berjalan melalui
material kedua ( n2 ), tetapi merambat melalui permukaan ( batas n1
dan n2 ).
Rumus Sudut Kritis
Dengan memperhatikan rumus :
Sin I1 / Sin I2 = n2 / n1
Jika : I2 = 90º  Sin I2 = 1, sehingga : Sin I1 = n2 / n1
Jika cahaya merambat dengan sudut datang (I1) dan sudut bias (I2)
sebesar 90º, maka I1 disebut sudut kritis (Ic).
Sehingga :
Sin Ic = n2 / n1 atau Sin-1 (n2 / n1)
Perambatan cahaya secara TIR
Dalam keadaan ini :
• Tidak ada cahaya yang direfraksikan bila I1 > Ic.
• Cahaya datang direflesikan saat sudut datang lebih besar dari Ic. Kondisi ini
disebut sebagai Total Internal Reflection, yang dapat terjadi hanya saat cahaya
bergerak dari material dengan n lebih besar ke material dengan n lebih kecil.
• Bila cahaya memasuki salah satu ujung serat optik, Sebagian besar cahaya
terkurung didalam fiber dan akan dituntun ke ujung jauh.
• Serat optik disebut sebagai penuntun cahaya (light guide)
Cahaya tetap berada dalam serat karena dipantulkan secara total oleh
permukaan sebelah dalam serat.
• Pantulan dalam total ( Total Internal Reflection ) dapat terjadi bila dipenuhi dua
hal :
1. Indek bias inti (n1) lebih besar dari cladding (n2)
2. Sudut masuk cahaya harus lebih besar dari sudut kritis.
Coating
Core
Cladding
Perambatan Cahaya Dalam Serat
Optik (1)
Garis normal
Daerah
Pelepasan
B
I2
n0
I1
Garis normal
I0
A
IC
IC
C
n2 Cladding
n1
Core
n2 Cladding
Sinar Datang
• n0 = 1
• I0 = Sudut masuk luar
• Sinar memasuki inti pada titik A dengan sudut bias I1, dipantulkan
pada titik B dengan sudut IC
• Pada
ABC dapat diperoleh sudut I1 = 90º - IC
Perambatan Cahaya Dalam Serat
Optik (2)
Sin I1 = Sin ( 90º - IC )
= Cos IC
Sin I0 = n1 / n0 Cos IC
Nilai maksimum kritis untuk sudut masuk luar I0 adalah :
n1
IC
n1  n 2
2
2
n2
n1  n 2
cos I C 
n1
2
Dengan menggunakan Teorema Pythagoras maka didapat :
Nilai maksimum dari sudut luar, yang mana cahaya akan merambat didalam serat :
I 0 ( maks )
 n 2 n 2
2
 Sin  1
n0


-1
Sudut ini dinamakan sudut penerimaan




2
Kerucut Penerimaan
Dengan memutar sudut penerimaan didapat kerucut penerimaan
Kerucut penerimaan yang
diperoleh dengan memutar
sudut penerimaan terhadap
sumbu serat.
Setiap cahaya yang diarahkan ke ujung serat di dalam kerucut akan
diterima dan diteruskan ke ujung jauh.
Kerucut penerimaan disebut sebagai celah numerik (Numerical
Aperture = NA)
n1  n 2

n0
2
NA  Sin I 0 ( maks )
2
Numerical Aperture (NA)
n0
n2
I0
n1
n1  n 2
NA 
n0
2
Dimana :
NA = Numerical Aparture
n1 = Indeks bias core
n2 = Indeks bias cladding
n0 = Indeks bias pelepasan
2
Jika n0 = 1, maka :
NA  n1  n 2
2
2
I0 = Kerucut penerimaan = arc Sin NA
Latihan
Hitung NA dari serat optik step index n1 = 1,48 dan n2 =
1,46. Tentukan juga sudut masuk maksimum (I0) jika
media di luarnya adalah udara dengan n0 = 1.
n0 = 1
I0
n2 = 1,46
n1 = 1,48
Perambatan Cahaya dlm Serat Optik
Coating
3
2
1
Core
Cladding
Sinar 1 adalah cahaya yang merambat lurus sepanjang Core tanpa
mengalami refleksi/refraksi.
Sinar 2 adalah cahaya yang mengalami refleksi, karena memiliki sudut
datang yang lebih besar dari sudut kritis.
Sinar 3 adalah cahaya yang mengalami refraksi dan tidak akan
dirambatkan sepanjang Core karena memiliki sudut datang yang lebih
kecil dari sudut kritis.
Chapter 2
Jenis Fiber
Optik
1. Serat Optik Multimode Step-Index
2. Serat Optik Multimode Graded-Index
3. Serat Optik Singlemode Step-Index
LOGO
Multimode Step Index
Profil Indeks
bias
n2
n1
Karakteristik :
• Harga Indeks bias Core konstan
• Ukuran Core 50 ~ 125 mm dan dilapisi cladding yang sangat
tipis
• Banyak terjadi Dispersi
• Lebar pita frekuensi terbatas/sempit
• Digunakan untuk jarak pendek dengan kecepatan bit rendah
• Penyambungan kabel lebih mudah dan harga relatif murah
Multimode Graded Index
Profil Indeks
bias
n2 n1
Karakteristik :
• Core terdiri dari beberapa lapisan yang memiliki indeks bias berbeda.
• Ukuran diameter Core 30 ~ 60 mm dan dilapisi cladding 100 ~ 150 mm.
• Dispersi lebih kecil dibandingkan MMSI.
• Lebar pita frekuensi besar/lebar.
• Digunakan untuk jarak menengah dengan kecepatan bit lebih tinggi.
• Faktor pembuatan lebih sulit dan harga relatif mahal.
Singlemode Step Index
Profil Indeks
bias
n2 n1
Karakteristik :
• Core memiliki indeks bias dengan harga yang konstan.
• Ukuran diameter Core 2 ~ 10 mm dan dilapisi cladding 50 ~ 125 mm.
• Dispersi lebih kecil dan redaman lebih kecil < 2 dB/km.
• Lebar pita frekuensi besar/lebar.
• Digunakan untuk jarak jauh dengan kecepatan bit lebih tinggi.
• Faktor penyambungan lebih sulit dan harga mahal.
Thank You
Dadiek Pranindito
[email protected]
LOGO
[email protected]