Waktu dan Tempat Penelitian 30

Bab III Metodologi Penelitian

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 30

3.2 Pengambilan Data Eksperimen 30

3.2.1 Eksperimen

Set Up 31 3.2.2 Perangkat Alat Eksperimen 32 3.3 Simulasi Terahertz Waveguide 34 3.4 Perangkat Alat Simulasi 38 3.5 Diagram Alir Penelitian 39 Bab IV Hasil dan Pembahasan 4.1 Simulasi Awal Terahertz Waveguide 40 4.2 Validasi Hasil Penelitian 42 4.3 Modifikasi Simulasi Terahertz Waveguide 45 4.3.1 Pengaruh Perubahan Diameter Core 45 4.3.2 Pengaruh Jenis Kawat Logam Tertanam 46 4.3.3 Pengaruh Lubang Kecil pada Sisi Cladding Terhadap Simulasi Terahertz Waveguide 48 4.3.3.1 Pengaruh Ukuran Diameter 48 4.3.3.2 Pengaruh Posisi 49 Bab V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 51 5.2 Saran 53 Daftar Pustaka 54 Lampiran A 56 Lampiran B 67 Lampiran C 69 Lampiran D 71 Lampiran E 73 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Data atenuasi dan indeks efektif simulasi awal terahertz waveguide dengan diameter core 3 mm dan tebal cladding 1,5 mm 56 Tabel 2 Data eksperimen atenuasi dan indeks efektif terahertz waveguide dengan diameter core 3 mm tebal cladding 1,5 mm 58 Tabel 3 Data simulasi atenuasi terahertz waveguide dengan variasi diameter core 61 Tabel 4 Data simulasi atenuasi terahertz waveguide dengan variasi jenis dua kawat logam tertanam sejajar horizontal terhadap medan listrik 63 Tabel 5 Data simulasi atenuasi terahertz waveguide untuk variasi lubang kecil 65 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1 Spektrum gelombang terahertz 2 Gambar 2.1 Gelombang transversal 9 Gambar 2.2 Propagation gelombang elektromagnetik 11 Gambar 2.3 Spektrum gelombang elektromagnetik 13 Gambar 2.4 Pembiasan dan pemantulan berkas cahaya melalui dua medium 15 Gambar 2.5 Faktor propagasi untuk gelombang dalam pemandu gelombang plat 17 Gambar 2.6 Mekanisme pemandu gelombang dengan pendekatan ray optic 19 Gambar 2.7a Profil indeks bias step index 19 Gambar 2.7b Profil indeks bias graded index 20 Gambar 2.8 Komponen gelombang elektromagnetik dalam sistem koordinat silinder 21 Gambar 2.9 Trajektori berkas-berkas meridional yang terletak di dalam bidang yang memotong sumbu serat optik 22 Gambar 2.10 Suatu berkas terpelintir skewed ray terletak dalam suatu bidang offset dari sumbu fiber dengan jarak R. Berkas dicirikan oleh sudut- sudut θ dan φ. Berkas ini mengikuti trajektori heliks didalam suatu kulit silinder dengan jari-jari R dan a 23 Gambar 2.11a Penampang lintang pipa dielektrik 25 Gambar 2.11b Perambatan gelombang terahertz dalam dua medium yang berbeda 25 Gambar 2.12 Unit sel dua dimensi Yee 29 Gambar 3.1 Pengaturan THz-TDS dengan PCA sebagai emitor dan detektor THz. Desain lensa THz s-p digunakan untuk fokus dan collimate THz pada daerah garis warna hijau. Dengan set up jarak antara PCA adalah 110 cm 31 Gambar 3.2a Diagram PCA 33 Gambar 3.3b Skema pembangkit radiasi THz. Dengan set-up struktur antena dipol memiliki panjang 2 mm dengan jarak dua rel adalah 60 m dan kesenjangan antena 5 m 33 Gambar 3.3 Lock-in Amplifier seri SR830 33 Gambar 3.4 Tampilan lembar kerja dari software Lumerical MODE Solution 35 Gambar 3.5 Desain awal terahertz waveguide tanpa kawat tembaga; terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga tertanam secara tegak lurus dengan medan listrik; dan terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga tertanam secara sejajar dengan medan listrik 35 Gambar 3.6a Struktur simulasi terahertz waveguide pada penelitian ini, dimana dua kawat logam yang melekat dalam antarmuka core - cladding 37 Gambar 3.6b perambatan gelombang pada inti core 37 Gambar 3.7 Mode intensitas gelombang terahertz pada frekuensi 0.7 THz Universitas Sumatera Utara untuk terahertz waveguide dengan tanpa kawat tembaga; dengan dua kawat tembaga tertanam tegak lurus; dan sejajar; terhadap polarisasi medan listrik 37 Gambar 3.8 Diagram alir penelitian 39 Gambar 4.1 Grafik atenuasi hasil simulasi terahertz waveguide dari bahan material dielektrik dengan kawat tembaga tertanam 41 Gambar 4.2a Grafik atenuasi terahertz waveguide pada percobaan eksperimen dengan dua kawat tembaga tertanam vertikal tegak lurus dan horizontal sejajar terhadap polarisi medan listrik 42 Gambar 4.2b Grafik atenuasi simulasi terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga tertanam vertikal tegak lurus dan horizontal sejajar terhadap polarisi medan listrik 43 Gambar 4.3a Grafik indeks efektif dari terahertz waveguide pada percobaan eksperimen dengan dua kawat tembaga tertanam secara tegak lurus vertikal dan sejajar horizontal terhadap polarisasi medan listrik 44 Gambar 4.3b Grafik indeks efektif simulasi terahertz waveguide dengan dua kawat tembaga tertanam secara tegak lurus vertikal dan sejajarhorizontal terhadap polarisasi medan listrik 44 Gambar 4.4 Grafik atenuasi hasil simulasi terahertz waveguide dengan variasi diameter pada frekuensi 0.4-1 THz 45 Gambar 4.5 Grafik atenuasi hasil simulasi terahertz waveguide dengan variasi jenis material logam tertanam pada frekuensi 0.3 – 1 THz 47 Gambar 4.6 Grafik atenuasi hasil simulasi terahertz waveguide dengan variasi ukuran diameter lubang kecil 49 Gambar 4.7 Grafik atenuasi hasil terahertz waveguide terhadap posisi Lubang kecil 50 Universitas Sumatera Utara DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran A : Data eksperimen dan simulasi 55 Lampiran B : Foto perangkat alat eksperimen 66 Lampiran C : Foto simulasi terahertz waveguide yang dilakukan menggunakan software Lumerical MODE Solution 68 Lampiran D : Foto profil mode gelombang hasil desain awal simulasi terahertz waveguide yang dilakukan menggunakan software Lumerical MODE Solution 70 Lampiran E : Jenis waveguide yang sudah ada saat ini 72 Universitas Sumatera Utara ANALISA ATENUASI PADA PIPA PLASTIK DENGAN KAWAT LOGAM SEBAGAI TERAHERTZ WAVEGUIDE MENGGUNAKAN METODE F INITE DIF F ERENCE ABSTRAK Telah dilakukan simulasi terahertz waveguide menggunakan metode finite difference metode beda hingga dengan konsep compact 2D finite difference frequency domain FDFD method terhadap pipa plastik dengan dua kawat logam tertanam sebagai penghantar gelombang terahertz . Pandu gelombang ini dirancang dengan diameter core 3 mm yang dikelilingi 12 lubang kecil berdiameter 0.35 mm. Pada lubang kecil berdiameter 0.35 mm akan ditanam kawat logam secara tegak lurus dan horizontal terhadap polarisasi medan listrik. Rancangan pandu gelombang tersebut diuji secara numeris dengan menggunakan program software MODE simulations yang dikembangkan oleh Lumerical Inc . Profil mode dari medan listrik gelombang terahertz yang merambat dapat ditampilkan. Kawat logam yang ditanam dengan posisi tegak lurus diprediksi dapat menurunkan rata-rata atenuasi sebesar 6,18 pada rentang frekuensi 0.3 - 1 THz. Sedangkan dengan posisi kawat sejajar terhadap medan listrik, atenuasi justru meningkat sekitar 19,07 pada range frekuensi yang sama. Kata kunci: terahertz, pandu gelombang, atenuasi, simulasi. Universitas Sumatera Utara ANALYSIS ATTENUASI OF PLASTIC PIPES WITH METAL WIRES AS TERAHERTZ WAVEGUIDE BY FINITE DIFF ERENCE METHOD ABSTRAC We demonstrate simulation a terahertz waveguide by finite difference method of a hollow core THz waveguide made by dielectric materials with two embedded metal wires. The waveguide is designed with a core diameter of 3 mm which surrounded by 12 small holes with 0.35 mm of the diameter, as well as the diameter embedded of the copper wire with perpendicular and parallel to the electric field. The numerical investigation is conducted by finite difference method by running a simulation using 2D mode solver program to obtain the physical properties of the waveguide. This simulation also determines the attenuation coefficient of the waveguide. The two metal wires embedded perpendicular to the electric field are able to reduce the attenuation down to 6,18 in the frequency range of 0.3 - 1 THz. In the other hand, parallel position increases the attenuation up to 19,07. Keyword: terahertz, waveguide, attenuation, simulation. Universitas Sumatera Utara

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang