commit to user
9
BAB II DASAR TEORI
A. Sistem Komunikasi Fiber Optik
Dalam sistem komunikasi fiber optik, sebagaimana ditunjukkan Gambar 2.1, dalam proses tranmisi data diubah menjadi sumber cahaya mengunakan
Light Emitting Diode
LED. Kemudian ditranmisikan melalui fiber optik, fiber optik ini terdiri dari teras
core
yang membawa cahaya dan jaket
cladding
yang memandu cahaya agar melalui teras. Kemudian data diubah kembali menjadi
digital ataupun analog dengan demodulator.
Gambar 2.1. Skema Sistem Komunikasi Optik Heru Kuswanto, 2011
Fiber Optik
commit to user
10 Dalam proses tranmisi tersebut tentunya cahaya mengalami pelemahan
lost
, pelemahan cahaya tersebut dapat dikuatkan kembali dengan
repeater.
Fiber optik terdadah erbium EDFA,
Erbium Doped Fiber Amplifier
mengurangi keperluan terhadap piranti canggih yang dinamakan
repeater
tersebut. Keunggulan EDFA yang lain yaitu memiliki karakteristik penguatan
gain
yang tidak sensitif terhadap polarisasi, kemudahan dalam penyambungan dengan jaringan
fiber optik
dengan rugi susut rendah serta karakteristik derau
noise
yang rendah Giles, 1991 dalam Heru Kuswanto, 2011. Sistem kerja penguat optic seperti pada Gambar 2.2, pada gambar tersebut
menunjukan bagian terpenting dari
optical amplifier
adalah medium aktif EDFA. Medium aktif ini merupakan potongan fiber yang telah didadah dengan
unsur-unsur tanah jarang seperti Erbium Er dan Ytterbium Yb yang bekerja pada panjang gelombang 1550 nm, sedangkan untuk panjang gelombang 1300
nm digunakan unsur Neodymium Nd dan Prasedymium Pr. Sumber pemompa berfungsi untuk menaikkan elektron dari energi dasar ke energi yang
lebih tinggi dengan cara memberikan panjang gelombang tertentu pada medium aktif tersebut.
commit to user
11
Gambar 2.2.Diagram Blok Penguat OptikSunarto, 2005
Sebagaimana yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa medium aktif EDFA adalah sebuah kaca yang sudah didadah oleh Erbium. Erbium merupakan salah
satu ion tanah jarang, secara umum ion tanah jarang dibagi menjadi dua grup yaitu Lantanida dengan nomer atom 57 sampai 71 dan Aktinida dengan nomer atom 89
dampai 103 Becker, 1999. Elemen Lantanida berada pada kulif 4f dan Aktanida berapa pada kulit 5f yang berada pada satu tingkat dibawah Lantanida dalam
Tabel Periodik Unsur. Dari kedua deret ini, Lantanida memiliki manfaat penting dalam pembuatan piranti optik seperti laser dan
optical amplifier
. Letak group Lantanida pada Sistem Periodik Unsur ditunjukkan Gambar 2.3. Berapa sifat
penting ion tanah jarang yang membedakan mereka dengan unsur lainnya Digonnet,2001:
1. Memancarkan dan menyerap pada rentang panjang gelombang yang lebih lebar
Medium Aktif EDFA
Keluaran sinyal optik yang
dikuatkan Masukan sinyal
optik Sumber
pemompa kopler
commit to user
12 2. Panjang gelombang emisi dan transisi absorpsi sesuai dengan daerah kerja
penguat optik 3. Keadaan metastabil mempunyai waktu hidup
life time
yang panjang
Gambar 2.3 Letak Group Lantanida Dalam Sistem Periodik Unsur
Sebuah atom terdiri dari inti yang dikelilingi oleh kulit
K, L, M, N
dan subkulit
s,p, d, f
yang diisi secara bertahap dengan elektron sesuai dengan letaknya didalam tabel periodik unsur Nomer Atom-nya. Maksimal jumlah
elektron yang dapat ditambahkan ke kulit dan subkulit dari suatu atom adalah tetap dan ditunjukkan pada Tabel 2.1. Unsur Erbium memiliki konfigurasi
elektron sebagai berikut 1s
2
2s
2
2p
6
3s
2
3p
6
4s
2
3d
10
4p
6
5s
2
4d
10
5p
6
4f
12
6s
2
atau [Xe] 4f
12
6s
2
.
commit to user
13
Tabel 2.1 Maksimal Jumlah Elektron Pada Kulit Dan Subkulit Dari Suatu Atom.
n Kulit
subkulit
l=0 s
1 p
2 d
3 f
1 K
2 2
L 2
6 3
M 2
6 10
4 N
2 6
10 16
Pemisahan energi pada konfigurasi 4f
n
secara skematis diperlihatkan pada Gambar 2.4, pemisahan tersebut disebabkan karena gaya coulomb, spin orbit dan
kristal bidang. Penamaan tingkat energi menggunakan penjumlahan vektor. Penjumlah vektor tersebut dari keseluruhan momentum sudut orbital
L = Σl
i
dan momentum sudut spin S=Σs
i
memberikan momentum sudut total
J
dalam bentuk sederhana dapat dituliskan
J= L+ S
. Dengan mengacu nilai J penamaan pada sebuah tingkat energi adalah bentuk penjumlahan, yang sama dengan 2
J
+1 dan jumlah konfigurasi spin 2
S+
1. Aturan penjumlahan dapat menggunakan notasi Russel-Sounders
2s+1
L
j
, dimana nilai
L
dapat diasumsikan dengan
L= 0,1,2,3,4,5
… yang berkaitan dengan
s,p,d,f
. Misalnya, keadaan dasar dari Er
3+
memiliki notasi
4
I
152
dengan nilai
J, L, S
sebagai 152, 6, 32. Bentuk penjumlahan tingkat energi ini adalah 2
J
+1 = 16 dan banyaknya spin orbital 2
S
+1 = 4.
commit to user
14
Gambar 2.4. Skema Ilustrasi Pemisahan Energi Dalam Ion Tanah Jarang Soundararajan, 2009.
B. Interaksi Gelombang Elektromagnetik dengan Materi