PERANCANGAN MODULATOR OPTIK COPLANAR STRIPLINE FREKUENSI 10 GHZ UNTUK RADIO-OVER-FIBER DESIGN OF 10 GHZ COPLANAR STRIPLINE OPTICAL MODULATOR FOR RADIO- OVER-FIBER

  

PERANCANGAN MODULATOR OPTIK COPLANAR STRIPLINE FREKUENSI 10

GHZ UNTUK RADIO-OVER-FIBER

DESIGN OF 10 GHZ COPLANAR STRIPLINE OPTICAL MODULATOR FOR RADIO-

OVER-FIBER

  1

  2

  3 Arya Dananjaya , Erna Sri Sugesti , Pamungkas Daud 1,2 Prodi S1 Teknik Telekomunikasi, Fakultas Teknik Elektro, Universitas Telkom

3 Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia

  1

  2

aryadananjaya23@gmail.com, ernasugesti@telkomuniversity.ac.id

  3

pmkdaud@gmail.com

  Abstrak

Makalah ini membahas perancangan modulator optik dengan struktur Coplanar Stripline (CPS) pada

frekuensi 10 GHz. Efek elektro-optik yang digunakan pada perancangan modulator optik adalah efek

elektro-optik linier. Metode yang digunakan adalah penelitian ilmu murni karena hasil yang diperoleh

tidak diaplikasikan langsung pada teknologi RoF, selanjutnya dilakukan perancangan dengan cara

memvariasikan nilai variabel fisis hingga menghasilkan spesifikasi frekuensi kerja sebesar 10 GHz,

impedansi input sebesar 50

  Ω, dan return loss yang dapat ditoleransi sebesar -10 dB. Dalam tahap

penyelesaian, dilakukan analisis terhadap variabel fisis yang mempengaruhi parameter frekuensi kerja

dan return loss serta mengaitkannya dengan teori penunjang. Berdasarkan hasil simulasi, diperoleh

struktur CPS array 4×1 yang sesuai untuk modulator optik yang digunakan pada teknologi Radio-over-

Fiber. Hasil simulasi memiliki nilai return loss ≤ -10 dB pada frekuensi yang ditentukan yaitu 10 GHz.

  Hasil return loss maksimal pada simulasi ini sebesar -50,6 dB. Kata kunci: modulator optik, RoF, coplanar stripline, elektro-optik linier, return loss, array Abstract

This journal discusses the design of optical modulator using Coplanar Stripline (CPS) structure at a

frequency of 10 GHz. The electro-optic effect used in the design of optical modulator is linear electro-optic

effect. The method used in this journal is pure research since the obtained results are not directly applied

to the RoF technology, afterward the design is carried out by means of varying physical variable value

which results in specification of the operating frequency of 10 GHz, input impedance of 50 Ω, and

acceptable return loss of -10 dB. On the stage of completion, an analysis is performed toward physical

variable that influences the parameter of operating frequency and return loss as well as associates it with

the supporting theory. Based on the simulation result, the structure of CPS array 4×1 corresponding to

the optical modulator that is used in the Radio-over-Fiber technology is obtained. The simulation result

has the return loss value of ≤ -10 dB at the given frequency, namely 10 GHz. The maximum return loss result of this simulation shows at -50,6 dB.

  Keywords: optical modulator, RoF, coplanar stripline, electrooptic, return loss, array

1 Pendahuluan

  Teknologi RoF adalah sinyal optik dimodulasikan pada radio frequency dan ditransmisikan dengan kabel

  [1]

  serat optik . Teknik konversi dari sinyal yang berukuran mili/mikrometer ke sinyal optik adalah kunci teknologi RoF. Teknologi RoF sangat cocok untuk komunikasi nirkabel yang menggunakan frekuensi yang tinggi, namun dengan penggunaan frekuensi yang tinggi menyebabkan rugi-rugi yang besar. Sejak millimeter- wave atau

  

quasi-millimeter-wave bands diharapkan diterapkan secara luas oleh komunikasi nirkabel dengan bitrate yang

  tinggi, maka penting sekali untuk mengembangkan sebuah modulator optik yang dapat beroperasi secara efisien

  [2]

  pada frekuensi yang tinggi . Struktur yang biasanya digunakan untuk modulator optik adalah struktur CPW

  [3]

  (Coplanar Waveguide) dan CPS (Coplanar Stripline) . Pada jurnal ini, dirancang sebuah modulator optik (Lithium berbasis elektro-optik untuk frekuensi 10 GHz dengan struktur CPS berbahan kristal optik LiNbO

  3 Niobate

  ). Struktur CPS umumnya digunakan untuk membuat modulator optik. Struktur CPS mudah dibuat karena kedua strip elektrodanya berada di permukaan yang sama. Kelebihan dari CPS adalah rugi

• – rugi yang rendah, dispersi yang kecil, tidak sensitif dengan ketebalan substrat, dan mudah untuk dirangkai open-

  [4]

  maupun short-ended . Dengan menggunakan software desain perangkat microwave, perancangan

  ended

  modulator optik dengan CPS berbahan kristal optik untuk aplikasi RoF pada frekuensi 10 GHz dapat dilakukan dengan lebih mudah, tepat, dan akurat.

2 Teori Penunjang

  2.1 Konsep Radio-over-Fiber

  Teknologi Radio-over-Fiber (RoF) adalah pengintegrasian antara gelombang mikro dengan jaringan serat optik. Konsep dari teknologi RoF adalah sinyal optik dimodulasikan pada Radio Frequency (RF) dan

  [1]

  ditransmisikan dengan kabel serat optik . Dengan demikian, komunikasi dapat terjadi secara mobile dengan transfer data yang cepat dan rugi-rugi yang kecil pada jarak tempuh yang jauh, hal ini disebabkan data ditransmisikan lewat kabel optik. Teknologi RoF mengacu kepada teknologi dimana cahaya dimodulasikan oleh sinyal radio dan ditransmisikan melalui jaringan serat optik. Panjang gelombang sinyal optik yang biasa digunakan untuk RoF pada adalah 1,3 µm dimana pada single-mode fiber memiliki dispersi yang minimum, dan

  

[5]

1,55 µm saat redaman rendah pada jaringan serat optik .

  2.2 Modulator Optik [6]

  Pada dasarnya, modulator optik digunakan untuk mengkonversi sinyal listrik ke sinyal optik . Modulator

  [7]

  optik memiliki tiga hal yang mendasar yaitu : material, desain modulator, dan efek elektro-optik . Efek Elektro-optik linier atau yang disebut juga efek Pockels dapat terjadi pada material tertentu seperti LiNbO ,

  3 BaTiO 3 , dan bahan material kristal optik lainnya. Efek ini terjadi ketika bahan material tersebut diberi medan

  listrik sehingga mengakibatkan perubahan indeks bias pada bahan material. Pada perancangan ini dipakai LiNbO

  3 sebagai substrat dengan efek elektro-optik linier sebagai efek elektro-optik yang digunakan.

  2.3 Struktur Modulator Optik

  Ada beberapa macam struktur yang dapat digunakan untuk mendesain sebuah modulator optik. Salah

  [7]

  satunya dengan struktur elektroda resonator . Ide dari struktur elektroda resonator adalah, ketika gelombang cahaya melalui struktur tersebut pada frekuensi passband resonator tersebut, maka terjadi efek elektro-optik yang mengakibatkan perubahan indeks bias pada bahan material tersebut. Pada perancangan ini struktur elektroda resonator yang digunakan adalah Coplanar Stripline.

  2.4 Coplanar Stripline

  CPS (Coplanar Stripline) terdiri dari substrat dengan dua keping konduktor disusun secara paralel dan dipisahkan dengan jarak yang sempit. Keuntungan dari CPS adalah dapat dipasang secara seri maupun secara

  [8] shunt dan CPS merupakan saluran transmisi yang seimbang . Karakteristik dari CPS adalah rugi

• – rugi yang rendah, dispersi yang kecil, tidak sensitif dengan ketebalan substrat, dan mudah untuk dirangkai open-ended

  [9]

  maupun short-ended . Untuk mencari lebar dari keping konduktor maupun jarak antara dua keping konduktor

  [8]

  dapat dihitung dengan rumus berikut :

• Menghitung jarak dua keping konduktor, ketika lebar keping konduktor sudah ditentukan, ketika :

  10

  10

  (1)

  dan ≤ ≤ ) ℎ 1+ ���� ℎ 3(1+ ���� ��

  maka : , ,

  � = × ��(�� ℎ, � ��) (2)

  �

  dengan :

  60

  60

  1

  2

  1 √2

  [ ) untuk (3)

  0.5

  = ( � ≤

  ( 8 − −1 ����+1)0.5 ���

  ]

  0.5

  2

  0.5 ��0 ��� √ �����

  ) untuk �

  120 1 60 2

  (4)

  ��0

  exp ( > =

  ( 4 ) + exp ( �� +1)0.5

  −

  120

  dimana :

  �� − 1

  = ( , , × (1 + ) (5)

  1

  2

  �� �� �� ℎ, � ��) = � �

  ��� ��� �

• 1)0.5 0(

  dengan :

  2 7

  )]} (6) × )

  � = 1 + ����ℎ { [(1 + 0.0004�� � �� (

  �

  1+ �

  dan = 84.85 ) untuk 0.841

  �

  2 �� (2 ≤ ≤ 1, (7)

  1 −�

  = untuk 0 <

  

2 ≤ 0.841, (8)

  �

  837.5 ��(2 0.25 1+(1

  −�4 0.25) ) 1 4)

  −(1−� π( 1+Q) W πW 0.5 )-exp( ) exp(

  (9)

  2h 2h

  g= { }

  π(2+Q)W exp( )-1 2h

  (10) = ��|

  ��+ 1 ���=

  2

• Menghitung lebar keping konduktor, ketika jarak dua keping konduktor telah ditentukan, ketika

  10

  10

  dan (11)

  ≤ ≤

  ℎ 1+ ���� ℎ 3(1+ ������)

  maka :

  (12) =

  ��(����,ℎ,��0,��)

  dengan :

  −1

  2

  1

  60

  1

  untuk (13)

  60 √2

  � ) ]

  = [ ( − ≤

  8 0,5 ( 0,5 ����+1)0,5

  ��0����� 2 0,5 60 1 √2

  ��0 ����� ��0 �����

  (14) > exp ( ) + exp ( ) untuk

  = − �

  4 120 120 ( ����+1)0,5

  dimana :

  �� −1

  = ( , , × (1 + ) (15)

  1

  2

  �� �� �� ℎ, � �) = � �

  ��� ��� �

• 1)0,5 0(

  dengan :

  4 60 2 ��5 ��0

  ) = ( ) × ( )

  �

  1 � ��ℎ { [(1 + ��

  �� ( )]} (16)

  � ( 121

• 1)6 ��ℎ ��ℎ

  dan

  1+ �

  = 84,85 ) untuk 0,841

  2

  � �� (2 ≤ ≤ 1, (17)

  1

  = −� untuk 0 < �

  

2 ≤ 0,841, (18)

837,5 ��(2 0,25

  1+(1 −�4 0,25) )

  1 −(1−� 4) 0,5 π( 1+1/Q) S πS )-exp( ) exp( 2h 2Qh

  g= { (19)

  π( 1+2/Q) S } exp( )-1 2h

  (20) = ��|

  ��+ 1 ���=

  2

  dimana : = lebar keping konduktor (mm) � = jarak dua keping konduktor (mm) ℎ = ketebalan substrat (mm)

  = konstanta dielektrik relatif ��

  �

  = konstanta dielektrik relatif efektif ��

  ��� = impedansi karakteristik saluran (Ohm).

  Z [10]

  Untuk mencari Panjang dari lengan CPS dengan menggunakan persamaan : (21)

  = �����

  2 �√�������

2.4.1 Dimensi Saluran Transmisi

  plane . Keduanya dipisahkan oleh substrat yang memiliki dengan ketebalan

  Saluran transmisi berjenis microstrip line terdiri dari dua konduktor, keping dengan lebar dan ground

  telah diketahui, maka �� [10] ℎ. Karena Z

  �

  penentuan lebar dari microstrip line dengan persamaan berikut :

  8 �

  untuk = < 2 (22)

  ℎ � 2��−2 ℎ 0 , 61 2ℎ �� −1

  = { [ln( ] } untuk > 2 � − 1 − ln(2� − 1) + � − 1) + 0,39 −

  (23)

  2 ℎ �� �� ℎ

  dimana :

  0,11 �� +1 ����−1 ��0

  (0.23 + ) (24) � = √ +

  60 2 ����+1 �� 377

  (25) � =

  2 ��0√�� [10]

  untuk menentukan konstanta dielektrik relatif efektif pada microstrip lines didapat dari persamaan :

  1 �� +1 �� −1

  (26) ��

• ��� =

  2 2 √1+12ℎ/

2.4.2 Struktur Array

  Struktur array adalah struktur yang memungkinkan beberapa komponen digunakan secara bersamaan. Pada perancangan ini digunakan T-Junction sebagai rangkaian divider yang menghasilkan pembagian impedansi secara paralel. Masukan terdistribusi dengan dua saluran keluaran sehingga besar impedansi masukkan ekuivalensi

  [11] dengan rangkaian paralel pada saluran keluaran .

  2.4.3 Teknik Matching Impedance

  Teknik matching impedance digunakan untuk menyesuaikan impedansi yang berbeda, yaitu impedansi karakteristik saluran ( ) dan impedansi beban ( ). Pada perancangan ini digunakan transformator teknik matching impedance pada saluran transmisi. Panjang saluran transformator � � ��/4 sebagai

  ��/4 didapatkan dengan

  [12]

  persamaan berikut :

  ���

  (27) ��

  �

  4

  = = =

  (28) ��

  � √������� �√�������

  2.5 Skenario Modulator Optik pada Sistem RoF

  Konsep dari teknologi RoF adalah sinyal optik dimodulasikan pada Radio Frequency (RF) dan

  [1]

  ditransmisikan dengan kabel serat optik . Pada dasarnya, modulator optik digunakan untuk mengkonversi

  [6]

  sinyal listrik ke sinyal optik . Sinyal listrik yang berasal dari antena yang menjadi pemodulasi atau sinyal info sedangkan sinyal optik yang berasal dari laser dioda menjadi sinyal pembawa pada skema RoF. Sinyal pembawa

  [6] [13] yang digunakan adalah dengan panjang gelombang 1,55 nm yang berada pada C-band .

  Ketika kedua sumber bertemu di modulator optik, maka modulator optik memodulasikan sinyal optik terhadap sinyal listrik yang bersumber dari antena dan laser dioda. Modulasi tersebut terjadi dengan menggunakan efek elektro-optik linier, efek ini mengakibatkan perubahan indeksi bias salah satu atau lebih sumbu axis kristal

  [7]

  optik yang disebabkan oleh induksi medan listrik pada kristal optik . Pada frekuensi resonansi di 10 GHz, struktur CPS meloloskan daya yang diterima dan ketika daya diloloskan maka medan listrik tersebut timbul pada gap CPS. Medan listrik merubah indeks bias substrat yang berakibat keterlambatan fasa sinyal optik yang melewati gap CPS. Setelah melewati tahap modulasi, sinyal optik yang telah termodulasi diteruskan ke jaringan lain.

  3 Perancangan dan Simulasi

  Perancangan diperoleh berdasarkan teori perancangan dari struktur dengan perhitungan matematis dan selanjutnya diimplementasikan dengan software tertentu. Adapun spesifikasi yang telah ditentukan sebagai berikut :

• Frekuensi kerja (f ) : 10 GHz

  r

• Return Loss (S ) : < -10 dB

  1,1

• Impedansi input (Z ) : 50 Ohm Substrat yang digunakan sebagai substrat yaitu kristal optik (LiNbO ) dengan karakteristik sebagai berikut :

  3

• Konstanta dielektrik relatif ( ) : 29

  ��

  �

• Ketebalan dielektrik (h) : 0,5 mm
• Ketebalan konduktor (t) : 0,035 mm Simulasi berakhir ketika perancangan telah menghasilkan spesifikasi yang telah ditentukan. Ada tiga struktur yang dirancang pada penelitian ini yaitu : tunggal, array 2×1, dan array 4×1. Hasil perancangan modulator optik tunggal dapat dilihat pada Gambar 1(a), Gambar 2(a), dan Tabel 1. Simulasi dengan software tertentu menghasilkan return loss sebesar -30,102 dB.

_{5 -P aramet e r [ M ag,itude d B ]}

_{in -5 1 , l · · 25 20 - 1 - I O} · ₅ 5 l ·- - = °!"- --. .c.:.:_ i -- -- - --- --- ^- ₃

  30 _{5 +- - 9 . 2 9 .4 9 . 6 9 . 8 10 10 . 2 Fr eque ncy GH z 1 .4 1 . 6 10. I 8 11 1 1.2 1 1. 4 - -- --, -+- ..- --,.---- �---,-- � --,-----,--..-- -,. ---1.. .:.... -----' - - 1 1. 6 11. 8 1 2 1-l'nne!er} (a) [Hapn,le • Ill )

  5 �� �-�-�---+--��---��--+- - ----

w

• o

  .5 , ; ,. ;- ,; --· .. � � ^{v · · ··· · · · · · · ···· i · ,. ; .. . .. . .. . ... . . .. . . , , , /"}

• _{10 -}
• 5 _{: : \ I :}
• _{- 15 i · · · ·· · · · · ···· ·· · · · •· • • • • • • · · · ·· · · · ·· · · · · ·· ·· ······ \ · , · ··· · · ··· · · · - ..·· ·· · ···"····· · ·· · •·· · ··· ·· •· · · ·· · ··· ·· · · · · ··· ·· · ·· · · · · ····· · · " · ·· · · · · ·· t : : : : : : -} ^{l · ·· · · · ··· ··· · ·· · · · ' · ···· · ·· · ··· ···· · ·· ·· \ · · · · f · · ·· ' ··· · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · ·· · · ··· · · · · · ·· · · · · ' · · · · · ·· · ·· · · · · ·· · ·· · · · · ··· \}
• _{+ 1 H ······· ········· l ········+ · ··· · ···+··· · ·· · +·· · ··· · ·+···· · ··· ······· · ·l ·· + · · + ·· · ···I········· \ + · llll ········· l ········ ········ ········ l ··· · ··· ·lll -15 ·}
_{I D : : : : : :}

  , , � , , ^{; ; ;}

• _{· · ·· •· · ·· ·· · · •· · · ·· ·· · · · ··· · · · · · •· · · ·· ·· · •· · · · · · ·· ·• · ·· · · · · · · \ • • • • �l ··· · · · ·· •··· · · ·· · · · · · ··· · · - · · ·· · · ··· · ·· · · ·· · · tt · · ·· · · ·· •· ·· · · · ·· ·: · · · ··· · · · · · ·· ·}

  � - : : : : :

• ^{XI -}

  � - , , , , , , , , , _{--1\ j""""" '' """" Y "" "" ' " "" "" ' ' " ' " " ' ' "- ' "" " • � V "" ' " "' ' " " "'" ''"'' " " " V " " "" V ' ' " " ' '''' ' " ' " ' ' V' ' ' '"""'"'"'""''"'" ' I --II} � - _{: : : : : : : : : : I} '

  � 5 , , � , , ⁵ _{S0.+- --,--+-- � --+-- · ---1" �---,---,---�--,--,---� -'-, -,- --'---j - · 'II} � _{: : : : : : : : '}

  55 u u w w u � � u � w w w w u

• 11 S0.

  � _{9 .5 10 10.5 11 I L S 1 2}

• frtqJ<tty / G!z

  6

  1

  1 � ts

  (b) (c)

  Perancangan dilanjutkan dengan merancang modulator optik array 2×1. Hasil perancangan dapat dilihat pada Gambar 1(b) , Gambar 2(b), dan Tabel 1. Simulasi dengan software tertentu menghasilkan return loss sebesar

• -45,18 dB. Selanjutnya dilanjutkan dengan perancangan modulator optik array 4×1. Hasil perancangan dapat

  dilihat pada Gambar 1(c) , Gambar 2(c), dan Tabel 1. Simulasi dengan software tertentu menghasilkan return loss sebesar -50,6 dB.

  

Tabel 1 Dimensi Hasil Simulasi Akhir Modulator Optik Tunggal, Array 2×1, dan Array 4×1

  Dimensi (mm) Variabel

  Keterangan Tunggal Array 2×1 Array 4×1 l cps 3,4774864 4,2914027 4,1832536 Panjang CPS 0,10243 0,1428520 0,1196416 Lebar CPS w cps s 0,09591 0,0313530 0,0425531 Jarak antar dua keping CPS

  cps

  h 0,5 0,5 0,5 Tebal substrat t 0,035 0,035 0,035 Tebal konduktor sf cps 0,7034 0,8013000 0,5865110 Jarak antara setengah panjang CPS dengan mikrostrip l 0,146272117 1,8430883 1,7824201 Panjang mikrostrip feed utama

  f

  w 0,220471075 0,1351611 0,1239908 Lebar mikrostrip feed utama

  f

  l 50 1,2336268 1,7602757 Panjang mikrostrip feed CPS

  f2 Ω

  w f2 50 0,0995698 0,1222264 Lebar mikrostrip feed CPS Ω l 70,71 1,6329067 1,6698658 Panjang mikrostrip penyepadan

  f Ω

  w f 70,71 0,0378554 0,0384983 Lebar mikrostrip penyepadan Ω l 100 3,9619064 4,0894605 Panjang mikrostrip pembagi

  f Ω

  w 100 0,0040610 0,0054725 Lebar mikrostrip pembagi

  f Ω

  l 70.71 1,7079486 Panjang mikrostrip penyepadan 2

  f2

  Ω w 70,71 0,0363488 Lebar mikrostrip penyepadan 2

  f2

  Ω l f2 100 0,0051709 Panjang mikrostrip pembagi 2 Ω w 100 4,0894605 Lebar mikrostrip pembagi 2

  f2

  Ω l 50 1,2336268 Panjang mikrostrip feed

  f3 Ω

  w 50 0,0995698 Lebar mikrostrip feed

  f3 Ω _I l cPS s f cp,

  1

  12

  50 Q

• �J f2

  50Q t+ l r 7 ,7

  1 Q �

  1 , 70 ,

  71 " l l ,

  IOOQ : w r 100 Q n

  �w

  50 Q 1 .

  50 " r

  (a) (b)

  I

  S l a 50n w a

  50 I+ n

• cps T _Cp$

  1 1'2 100 n 1 . 7 ,

  7

  1 w f2 100 « « 70 ,

  7

  1 n n

  9 't

• l o son i. W o 50 n

  �

  I w n 7 ,

  7

  1 �I+ n I n 7 , 7 1 n ' n 100 n t w n 100 n

  I I n son J f w n 50n

  (c)

  

Gambar 2 Struktur Modulator Optik (a) Tunggal (b) Array 2×1 (c) Array 4×1

  4 Analisis Hasil Simulasi

  4.1 Skenario Simulasi

  Untuk memperoleh parameter kerja dari modulator optik agar sesuai dengan spesifikasi, dilakukan beberapa variasi terhadap ukuran dari modulator optik. Variasi yang dilakukan adalah dengan mengubah panjang lengan CPS, lebar lengan CPS, jarak gap CPS, dan penggunaan struktur array. Hasil dari variasi tersebut menghasilkan grafik perubahan return loss terhadap frekuensi. Return loss direpresentasikan sebagai S 1,1 . Upaya yang dilakukan adalah dengan mengubah dimensi dari modulator optik secara trial and error sehingga didapatkan return loss yang sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.

  4.2 Analisis Pengaruh Panjang Lengan CPS terhadap Modulator Optik

  Panjang lengan pada CPS sangat mempengaruhi frekuensi kerja dari modulator optik. Panjang lengan pada CPS berbanding terbalik dengan frekuensi kerja dari modulator optik. Hal ini ditunjukkan pada Gambar 3 dengan meningkatnya nilai variabel l cps maka frekuensi kerja dari modulator optik menurun. _{-51 , l (lcos ,: : , t p p s s = = U U2 5 1 , UO _ Sc.*Axis - -}

• •l.4)

  1 . � � = � � = t: =1 =:t = � =t = :-1 _{S t , l (lcos l 2)} ^{·10 , (I0.12, · 36 .1 7) ;f,!4 '1, if r-f. . , . . . . , , . ..., , . . . " . . , ., . . .} 1 ... . 2< ⁴

• _·
₁ ^{5 S t (lcos J) � - ·} _{S l ,1 �=3.} ^{, t}

_{6 - )}

· lll � (I0.11, -&lt;4.J6l ) _ .,.., _ ,.<

  t ::::: ::::: T. :: "'." "'t s ts :."'. ¥

  2 � �� � � � � �i�s: �� � ^{· 1 5 (10 . 16, · lt.m) H · · · · · ·· · +· •l· • · &gt; &gt; · Y QI§ = .21}

• •

  _{·25 ,.. ... . -}

  � &lt;J ¹⁵ , c s 96 . , 18 . ml -s1 , 1 (1cos· 1 si ·lJ _{. 35 i} ^{� ( 10 .} _{, . 98.-41.fn' , . ., ,} ^{04 , · 28.841 ) tps = U2}

^{- .}

• _·lll

  , . n _{·25 � (9 . &amp;1 ,· 19 . 216) , , ; -l} � · � · ts.957

• _{-40 � ( 9.94 , · 39 .}
_{4 15 ) -5.2659568} , , _{. JS 'l; ( l l.112,· 3} ^{. :r, �} ₆ ^{(10 . &lt;6, · 2 1.816 ) , , ,........ . .......} • _{1. 28 1 ) ·1. 235449 � 11 12 13 14 9 91 9.-1 9 . 6 9.8 m � 11 W � W W U 10 fffqUfflty / Gtz ITT}

  (a) (b)

^{' ( 9.&lt;l! , · 2'24 -}

^{1 ) St,ICt,, 4 .1}
• ^{8 )}

  _{·IS \ (9.llS,· 201!8 ) S',l(CO 2&lt;}

  1 � ( _� 9.94 ,· _{9 !1,· IU9 S t, et,s.}

2 t .811;: l ···· · ··· · · ···· -&gt; ········ · ··· · · &lt; · · · · ·· · ·· , H i , l, ·· · ······ · ···· ·· ······· · · ····· ·· · · ·· - · ···· · ··· &gt; · ··· · ····· · ··· &lt; · · · ·

• • · 1 s1,11.,,.,.2 ) _{- l 4 . 22) · 211 % 9.76, · 5 . 4212 6} • _{· l'l ' (} ^{' (9!, ·} _{9.74 , - ·}

^{17 .39 1 -St ,}

_{1 5.827) _ S t ,ICt,, •43 ) 16.JM - Sl,1 lq,s � . Ltl 1 0 11 12 14 I S} ^{I Ct,, 4. 26)} u

  '""' """'"" ' ""

  (c)

  Gambar 3 Grafik S 1,1 dari Iterasi Variabel l cps

  Modulator Optik (a) Tunggal (b) Array 2×1 (c) Array 4×1 Berdasarkan persamaan (21), selain frekuensi kerja, konstanta dielektrik relatif efektif ( ) suatu

  ��

  ����

  struktur mempengaruhi panjang lengan CPS. Nilai suatu struktur dipengaruhi juga oleh substrat yang ��

  

����

  digunakan pada persamaan (21). Substrat yang digunakan pada perancangan ini memiliki konstanta dielektrik yang relatif besar, yang menyebabkan panjang dari lengan CPS berkisar 3 - 4,5 mm. Tabel 1 menunjukkan nilai simulasi akhir dari panjang lengan CPS.

  4.3 Analisis Pengaruh Gap pada CPS terhadap Modulator Optik

  pada CPS berkaitan dengan kapasitansi. Secara teoritis nilai kapasitansi dapat mempengaruhi

  Gap

  frekuensi resonansi atau frekuensi kerja dari modulator optik pada perancangan ini. Pada Gambar 4 menunjukkan bahwa perubahan dari gap CPS mempengaruhi frekuensi kerja modulator optik. _{U M tt Y} 11 . ^{2 11 . 4 11 . 6 11 . 8 1 2}

  � = = =

  ,,. �, Gu:

• _•0 �
• _• (a) ... -S l , l ( sos . _·
_{5 Sl,l ( Mp, 0l) . - 5 - 1 , l (s,cps O.OS)} ^{01 ) (b)} _• on _{· · lll � · Z5 � (9} . .. t=-=&gt;==; ···1···········1······· _{1 5 � (9 , ( l 76, . · � (9 . 44 , · U 462 . 64 ,· 23.761) 82 . . 13.142 , , , , x. ,............ ••.... . ........ , , ' .. 1 . )929 ) 1}

₁

₂

_{20 Sl, l (1q11, --t, 09) frtqUeKy/ Gu} "

  (c)

  

Gambar 4 Grafik S 1,1 dari Iterasi Variabel s cps Modulator Optik (a) Tunggal (b) Array 2×1 (c) Array 4×1

  Pelebaran dari gap CPS menurunkan frekuensi kerja modulator optik. Selain mempengaruhi frekuensi kerja modulator optik, gap CPS mempengaruhi return loss dari modulator optik seperti terlihat pada Gambar 4.

  Semakin sempit gap CPS maka semakin kecil return loss yang dihasilkan. Persamaan (2) menunjukkan bahwa perhitungan gap dipengaruhi oleh substrat, impedansi, dan oleh lebar lengan CPS secara tidak langsung. Karena relatif besarnya nilai konstanta dielektrik substrat, gap pada CPS relatif kecil dengan nilai berkisar 0,03 - 0,05 mm. Pada Tabel 1 menunjukkan nilai akhir dari gap CPS.

  4.4 Analisis Pengaruh Lebar Lengan CPS terhadap Modulator Optik

  Lebar lengan CPS sangat berhubungan dengan gap pada perancangan CPS. Persamaan (1)

• – (10) menunjukkan bahwa salah satu nilai harus diinisiasi terlebih dahulu, pada perancangan ini nilai yang diinisiasi adalah nilai lebar lengan CPS. Gambar 5 menunjukkan pengaruh perubahan lebar lengan elektroda CPS terhadap frekuensi kerja modulator optik. Dilihat dari grafik respon S 1,1 , bahwa lebar lengan CPS berbanding terbalik dengan frekuensi kerja modulator optik. Selain itu lebar lengan CPS juga mengakibatkan perubahan return loss yang cukup signifikan karena perbandingan lebar dan gap CPS mempengaruhi impedansi CPS.

  ,-., ,,-, ,-;.,,.. ...;. i- i- � - - -- - - --1 - ::: : : -

  '/- · ·+· · ··· · · i· · ···· · ·· i · · · ···· · i······ · ·· i ··· · · ·· · · +··· · ··· i ···· · · · ··i· · ···· · · · I -· ·

• ⁵
¹ l : ]<
• _{-Sl , t ( wq:,s = . 1 05)}
• =-= -= � -= =:-t :""' "'"' � ij �� i � � � � � � � � S l , , t { { w q q ,s , " . .1 6 5)

  5 ^{I O ( 1019'1 , I U+4 ) . �} r

• · ·

  1 5 : : . 6) � �.- � � � _{51,1 lq)S,0.1'75} � �

  · " j:::: =:=: ::::t. ::::;:=: =:l::::: :::::: :::::: ::±; ·· ', " ' _{- - I S q - - - (9.fml , 19.72'4) Sl , l{lllq)§.t0..1l5 }: -16.nISS : : � (9 �. ll 1 4 7)} 1 · · · ', A V ' f "/

  f. :') " " ' · t,j ·· · · ·· ·· ·· ···;··· · ····· 1 l:; =..: ' · ' &gt;O . . . _{-20 � (9 . 68 , -17.+tl ) 51 , l ( wq,s:0 . 1 6.5) .a.5021566 ..} � � � � � � � � _{. )0 9 1481'} ct _{: : ( 11, ·16J7]) 51,1 ('llq)S:0 . 00} -t . 6«.YJ797} zs , _{� �} ^I _{I Sl, z.. J!,1 ri',u)J,1 l · ·· · · · ··· ··· · · · ·· H · · ··· ······ · ··· · ··'· · · · · · ···· · ··· ·· ··· · ' ·· · ·· ·· · · · · · ·· ··· ·· · · ' · · · · · · · · ·· ··· · ·· · · · ·J W � � � � � -} ^{0. 1 2, - ( 3 t.183 ) S 1,1 (wq,s-=0.105}:-t8. 46l3}

• ^{76 (}

  : 1; ₉ ^{9.11 6,-39.5} _{9.2 9 .} ^{1 6)} _{4 9.6 9 . 8 tt W W W 11} """""' ' ""

• ¹²

¹⁴

"

  (a) (b) _{(-1"" ] ( - n oll ] SI , ! &lt; · 0.tt )}

• _{-"'4 1,1 ··· ui 117 1,}
_{11 1 51 , 1 ( wqis=0 . - 13 )} ^-

  im ., ,. , /,7 :iii � . � . . ool . :r:: :::::: '.';'"".'. :::::: r-ccaa:: ::= ::-c � � ""ij � �-".'.c F= ? "';"S �, ; . . ;

• ! ^-

  q (9 . 82,· 11717 S! , t ( ..., , . 15) _{O � (9 . 8,-14.406 ) '11 � 1 1 � -Sl , l ( Wlq&gt;S==0 . 19) 11 St,I �=0.17) -} : ! _{2 \J : ·:}