2.5.1 Fase Indeks Efektif
Gelombang merambat dalam
waveguide
pada inti dengan indeks bias n
1
dan dilapisi
cladding
dengan indeks bias n
2
. Gelombang terjebak dalam inti oleh pemantulan internal total. Gelombang dalam
waveguide
merambat zig-zag pada arah sudut sebesar θ. Gelombang ini mempunyai faktor propagasi k = k
.n
1
dengan k adalah faktor propagasi ruang bebas. Pada gambar 2.5 berikut ini
diperlihatkan komponen-komponen faktor propagasi gelombang . Komponen
disebut faktor propagasi longitudinal dan h adalah komponen vertikal dari k.
2.25
k h
θ
k h
θ
Gambar 2.5 Faktor propagasi untuk gelombang dalam pemandu gelombang
plat. Faktor propagasi adalah perbandingan antara frekuensi sudut ω dengan kecepatan
fase dalam pemandu gelombang, yaitu .
atau 2.26
Jika indeks bias adalah kecepatan cahaya di ruang hampa dibagi kecepatan dalam suatu medium, maka dapat didefinisikan indeks bias efektif neff yaitu
perbandingan antara kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan dalam pemandu.
2.27 Karena
maka: 2.28
Sehingga,
Universitas Sumatera Utara
2.29 Dengan:
= Faktor propagasi ω
= Frekuensi sudut υ
g
= Kecepatan fase gelombang dalam
waveguide
= Indeks bias efektif = Bilangan gelombang diruang hampaudara
2.6
Pandu Gelombang
Waveguide
Pandu gelombang planar merupakan struktur dasar
Integrated Optic
IO karena berfungsi sebagai
optoboard
tempat dibangunnya komponen IO. Ada beberapa devisi optik nonlinear ONL yang dibuat berbasiskan pandu gelombang planar
optical swiching
Bahtiar, 2006. Pandu gelombang planar terdiri dari film tipis indeks bias n
f
yang terletak diantara substrat n
s
dan selubung
cladding
n
c
yang berupa udara. Agar udara dapat berpropagasi didalam pandu gelombang planar tersebut, maka selain persyaratan n
f
n
s
n
c
juga terdapat persyaratan ketebalan minimum. Jumlah mode yang dapat berpropagasi dalam pandu
gelombang planar tersebut bergantung pada parameter ketebalan dan indeks bias film. Selain ketebalan, karakteristik pandu gelombang yang penting adalah indeks
bias dan
waveguide loss coefficient
. Kualitas pandu gelombang digambarkan dengan besarnya loss atenuasi
yang menyatakan jumlah gelombang yang bocor saat disalurkan melalui pandu gelombang. Selain berasal dari absorbsi yang merupakan sifat intrinsik bahan,
atenuasi juga disebabkan oleh hamburan yang diakibatkan oleh kehadiran butir kristal, dan ketidakmurnian. R. Ravindranath dkk, 2003
Mekanisme terjadinya gelombang terpandu dalam pandu gelombang dapat dijelaskan dengan pendekatan
ray optic
maupun mode gelombang. Dalam
ray optic,
gambaran mengenai mode-mode gelombang terpandu dapat dijelaskan sebagai berkas yang berpropagasi zig-zag ini merupakan akibat dari pemantulan
total seperti pada gambar 2.6 Thomas, 1997
Universitas Sumatera Utara
n
2
n
1
n
1
θ
θ x = d
x = 0 x
y z
Gambar 2.6 Mekanisme pemandu gelombang dengan pendekatan
ray optic.
Palais, 2002 Konsep pandu gelombang optik sebagai media transmisi pada suatu sistem
komunikasi didasarkan pada hukum Snellius untuk perambatan cahaya pada media transparan. Pemandu gelombang optik dibentuk dari dua lapisan utama
yaitu lapisan utama yang pada plat dielektrik berupa lapisan tipis dengan indeks bias n
1
yang menempel pada indeks bias n
2
yang lebih kecil dari n
1
. Palais, 2002 Profil indeks bias dari suatu permukaan pandu gelombang bias berupa
graded index
atau
step index. Step index
mempunyai karakter indeks bias lapisan tipis n
1
yang seragam dan secara tegas berada pada indeks bias
cladding
n
2,
seperti pada gambar 2.7a.
Graded index
merupakan karakter indeks bias n
1
lapisan tipis yang berubah secara berangsur sebagai fungsi dari r, pada nilai r tertentu besarnya
sama dengan indeks bias n
2
seperti gambar 2.7b.
multimode n
1
n
2
n
1
r
n
a
Universitas Sumatera Utara
r
n n
1
n
2
n
2
multimode
b Gambar 2.7 Profil indeks bias
step index
a dan
graded index
b Moller, 1998
2.7
Gelombang - Gelombang Terpandu
Guided Waves
2.7.1 Distribusi RuangSpatial