19
5. Sedangkan star coupler adalah perangkat pasif yang menditribusikan
daya optik lebih dari multiple input ke multiple output [13].
Gambar 2.11 Skema star coupler [13]
2.6. Optical Attenuator
Optical attenuator merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mereduksi kekuatan dari sinyal optik. Alat ini memungkinkan kita untuk
mengatur seberapa besar daya optik yang ingin kita kirim ke receiver apabila daya optik yang dikirmkan dari transmitter terlalu besar. Secara garis besar,
optical attenuator dibedakan menjadi dua jenis, fixed optical attenuator dan optical attenuator bervariasi [14].
1. Fixed optical attenuator merupakan jenis optical attenuator yang nilai
atenuasinya tidak bisa dirubah-rubah. Biasanya bentuk optical attenuator ini tertanam dalam sebuah konektor atau adaptor. Prinsip
pengurangan daya optik yang terjadi di dalamnya bisa menggunakan prinsip gap loss pemberian jeda antar konektor atau dengan
memberikan tekanan pada serat optik.
20
Gambar 2.12 Macam-macam fixed optical attenuator [15] 2.
Optical attenuator bervariasi adalah jenis optical attenuator yang nilai atenuasinya bisa diatur sesuai keinginan. Optical attenuator bervariasi
biasanya didesain dalam bentuk sebuah rangkaian listrik yang terbungkus rapi atau digabungkan ke dalam power meter. Banyak
prinsip yang bisa digunakan untuk melakukan pereduksian pada optical attenuator bervariasi ini, di antaranya dengan cara mekanik,
magnetik, akustik, dan lain sebagainya.
Gambar 2.13 Macam-macam optical attenuator bervariasi [16]
21
2.7. Fotodioda
Fotodioda adalah sebuah dioda yang dapat mengasilkan aliran elektron arus listrik akibat mendapatkan masukan berupa cahaya.
Material yang digunakan sebagai penerima energi cahaya umumnya terbuat dari material semikonduktor. Pada dasarnya, material ini memiliki
kemiripian dengan material logam di mana sifat konduktivitas elektriknya ditentukan oleh elektron valensinya. Namun berbeda dengan logam yang
konduktivitasnya menurun apabila mengalami kenaikan suhu, material semikondukor mengalami kenaikan konduktivitas yang signifikan apabila
mengalami kenaikan suhu. Material semikonduktor yang umum digunakan untuk fotodioda adalah Silikon, namun akhir-akhir ini beredar pula fotodioda
dengan yang terbuat dari Germanium dan Galium Arsenida [17]. Pada dasarnya, mekanisme konversi energi cahaya terjadi akibat
adanya perpindahan elektron bebas di dalam suatu atom. Konduktifivtas elektron suatu material terletak dari banyaknya elektron valensi dari suatu
material. Ketika foton dari suatu sumber cahaya menumbuk suatu elektron valensi dari atom semikonduktor, hal ini mengakibatkan suatu energi yang
cukup besar untuk memisahkan elektron tersebut lepas dari struktur atomnya. Elekton yang terlepas tersebut menjadi bebas di dalam bidang kristal. Elektron
tersebut bermuatan negatif dan berada pada daerah pita konduksi dari material semikonduktor [17].
22
Sementara itu akibat hilangnya elektron maka terbentuklah kekosongan pada struktur kristal yang disebut “hole” dan bermuatan positif.
Berikut gambar yang mengilustrasikan pelepasan elektron dan pembentukan hole.
Gambar 2.14 Pelepasan elektron valensi dan pembentukan hole akibat mendapat energi foton [18]
Daerah semikonduktor dengan elektron bebas dan bersifat negatif disebut daerah tipe N, sedangkan daerah semikonduktor dengan hole dan
bersifat positif disebut daerah tipe P. Ikatan dari kedua daerah ini membentuk P-N junction yang menghasilkan energi listrik internal yang akan mendorong
elektorn bebas dan hole untuk bergerak ke arah yang berlawanan. Elektron akan bergerak menuju sisi negatif, sedangkan hole akan bergerak menuju sisi
positif. Ketika P-N junction dihubungkan dengan sebuah beban, maka akan tercipta suatu arus listrik [17].
23
Gambar 2.15 Aliran elektron dan hole membentuk photocurrent [18] Setiap bahan pembentuk fotodioda memiliki responsitivitas terhadap
cahaya yang berbeda-beda. Responsitivitas R didefinisikan sebagai arus yang dihasilkan photocurrent
, ketika suatu foton cahaya diserap terhadap daya foton cahaya tersebut P. Berdasarkan refrensi nomor [19],
secara matematis dapat ditulis: =
2 Photocurrent sendiri bisa didefinisikan sebagai berikut:
= .
3 Di mana
adalah jumlah elektron yang dibangkitkan, adalah
muatan elektron 1,602 × 10
-18
C. Sedangkan daya foton P bisa didefinisikan sebagai berikut:
= .
4
24
Dengan memasukan persamaan 3 dan 4 responsitivitas fotodioda bisa pula dinyatakan sebagai:
= .
. =
. 5
Di mana adalah efisiensi dari fotodioda yang merupakan
perbandingan antara dengan
[19]. Untuk mendapatkan hasil yang maksimum, fotodioda haruslah
memiliki beberapa kriteria di antaranya [4]: 1.
Sensitivitas: fotodioda yang digunakan harus sangat sensitif. Arus yang dihasilkan harus sebisa mungkin merespon daya optik yang
diterima. 2.
Responsitivitas: merupakan perbandingan arus keluar terhadap cahaya yang masuk. Nilai responsitivitas haruslah besar agar arus yang keluar
bisa terbaca dengan baik oleh pengolah sinyal. 3.
Liniearitas: hubungan antara masukan dan keluaran yang linear. Hal ini penting untuk menghindari distorsi pada hasil keluaran.
4. Risefall time: merupakan kecepatan respon terhadap masukan.
Fotodioda harus mampu merespon masukan meski hanya terjadi beberapa saat.
5. Active area bandwidth: active area harus cukup besar agar cahaya
yang masuk dapat diproses dengan cepat.
25
2.8. Rangkaian Transimpedansi Amplifier
