Analisa Atenuasi pada Pipa Plastik Dengan Kawat Logam Sebagai Terahertz Waveguide Menggunakan Metode Finite Difference
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Gelombang terahertz (THz) adalah bagian dari spektrum elektromagnetik dengan
panjang gelombang yang berada di antara spektrum infrared dan microwave.
Wilayah terahertz, atau juga dikenal sebagai kesenjangan terahertz, terletak
sekitar antara 0,1 THz sampai 10 THz dalam spektrum elektromagnetik seperti
ditunjukkan pada Gambar 1.1 (M. Tonouchi, 2007). Frekuensi terahertz berada
pada gap antara frekuensi dalam cakupan sumber gelombang berbasis elektronik
(electronics) dan Fotonik (photonic). Electronics mencakup solid state (seperti
Gunn, IMPATT, MMIC dll) dan vacum electronics (klystron, BWO, TWT,
gyrotron, magnetron dll) sedangkan fotonik mencakup laser dan segala jenis
variannya. Sumber-sumber yang tersedia saat ini baik dari kelas elektronik
maupun dari fotonik masih dengan keluaran pada level mikrowatt. Hingga saat ini
pendeteksian sinyal ini hanya dimungkinkan dari jarak beberapa inci dari sumber
gelombang karena apabila jarak semakin jauh, gelombang tersebut akan diserap
oleh udara dan menghilang.
Sebelum ditemukannya sistem pembangkit gelombang terahertz, rentang
frekuensi terahertz belum banyak dijangkau oleh aplikasi-aplikasi yang
bermanfaat bagi kehidupan manusia. Generasi pertama sistem alat sumber radiasi
terahertz dikembangkan oleh kelompok penelitian di The University of Colombia,
yang dipimpin oleh Dan Grischkowsky sekitar tahun 1988 sampai 1989. Sejak
ditemukannya spektrum gelombang terahertz, banyak para ilmuwan yang sangat
tertarik untuk pengembangan teknologi terahertz hingga aplikasinya. Mulai dari
pengembangan spektroskopi terahertz dan kemudian dengan cepat diaplikasikan
sebagai metode analisi dalam pencitraan, biologi, kedokteran, kimia, dll.
Universitas Sumatera Utara
2
Gambar 1.1 Spektrum gelombang terahertz
Terahertz merupakan sebuah teknologi yang akan memungkinkan untuk
dapat mendeteksi material yang tersimpan di dalam suatu objek. Dengan
menggunakan gelombang terahertz, dari jarak ratusan meter detektor akan dapat
melihat, menembus berbagai material seperti tembok, pakaian, pembungkus
paket, dll. Ide awal pengembangan gelombang terahertz adalah untuk mendukung
sistem keamanan, yaitu untuk menciptakan suatu sumber radiasi pendeteksi bahan
peledak atau obat-obatan. Hingga saat ini para ilmuwan telah berhasil mendeteksi
sinyal dari jarak lebih dari 30 meter. Jarak ini merupakan jarak ruangan
laboratorium yang digunakan. Namun secara teori dapat mendeteksi suatu
material jarak ratusan kilometer jauhnya.
Perkembangan IPTEK saat ini sangat mendukung pemanfaatan detektor
terahertz yang digunakan sebagai pelengkap keamanan airport untuk mendeteksi
materi berbahaya/terlarang yang dibawa oleh penumpang yang disembunyikan di
luar maupun di dalam pakaian mereka, gelombang terahertz juga dapat digunakan
untuk menentukan komposisi kimia sebuah material, di bidang kesehatan
gelombang ini bisa dimanfaatkan untuk mengenali tumor dan untuk menentukan
lokasi kanker dari jaringan pada tubuh manusia secara langsung tanpa merusak
jaringannya, juga potensial untuk terapi jika sumbernya cukup kuat, juga dapat
digunakan untuk menemukan obyek hidup dalam suatu kejadian kebakaran.
Dalam bidang komunikasi juga terutama antar satelit menjanjikan transfer data
berlipat-lipat dari capaian saat ini (super-broadband).
Universitas Sumatera Utara
3
Sumber radiasi terahertz ini juga dikenal sebagai salah satu kandidat
pengganti sebagian fungsi sinar-X untuk imaging. Kelebihan sumber radiasi ini
dibanding sinar-X adalah berenergi rendah, tak mengionisasi obyeknya (jauh lebih
aman dari sinar-X). Kelebihan lain dibanding sinar-X, radiasi terahertz dapat
difokuskan sehingga mudah dikontrol, frekuensi pun berimpitan dengan frekuensi
spektrum dari molekul-molekul penting sehingga potensi terahertz dalam dunia
spektroskopi untuk pendeteksian molekul - molekul sangatlah tinggi. Dengan
semua potensi yang telah disebutkan di atas, tak heran penelitian mengenai dasar
dan aplikasi gelombang terahertz telah meningkat semakin pesat.
Secara garis besar riset di bidang terahertz ini dibagi menjadi tiga bagian
yaitu sumber, komponen (mencakup detektor, antena, filter, dll), dan
applikasinya. Salah satu aplikasi yang paling menjanjikan adalah terahertz
spektroskopi, baik berbasis waktu maupun frekuensi. Sebuah terahertz
spektroskopi dibangun berbasis laser, sehingga cukup atraktif karena ukuran
sistemnya secara keseluruhan sudah cukup compact. Adapun kelemahan dari
sistem terahertz berbasis laser adalah daya keluarannya (output power) yang
cukup rendah, dalam orde mikrowatt sampai milliwatt. Untuk spektroskopi
keluaran dalam orde mikrowatt sudah cukup, tapi untuk aplikasi lain misalnya
pemrosesan bahan diperlukan daya yang lebih tinggi dengan pelemahan daya
rendah. Salah satu komponen yang paling potensial untuk menjaga daya dalam
mentransmisikan gelombang terahertz adalah waveguide. Seperti telah dikatakan
sebelumnya, bahwa gelombang ini sangatlah mudah terserap oleh udara atau
material disekitarnya. Sehingga dalam pemanfaatannya gelombang ini perlu untuk
dipandu agar mempunyai intensitas dan daya yang cukup stabil dari antenna
pemancar melalui penerima.
Waveguide atau pandu gelombang adalah alat penting untuk mendapatkan
transmisi efisien radiasi elektromagnetik. Dalam satu fungsi umum, Waveguide
dapat membangun batas sinyal untuk ditransmisikan yang berasal dari pemancar
ke antena penerima/detektor. Idealnya, Waveguide harus memiliki kerugian daya
yang rendah, daya kopling tinggi, dispersi rendah, dan rentang frekuensi yang
luas. Untuk tahap fabrikasi, karakteristik dari struktur pandu akurasi yang tinggi,
fleksibilitas tinggi dan rendah biaya produksi dan penting bagi produksi massal.
Universitas Sumatera Utara
4
Untuk itu bahan yang digunakan untuk memproduksi pandu juga harus dipilih
secara hati-hati, terutama untuk pandu yang beroperasi di wilayah terahertz,
karena sebagian besar bahan akan memiliki penyerapan kuat dalam rentang
frekuensi ini. (S. Atakaramians, dkk, 2013)
Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk menyelidiki beberapa
struktur pandu, serta pemilihan material untuk mengurangi kerugian transmisi dan
dispersi. Logam biasa digunakan sebagai waveguide untuk gelombang mikro atau
frekuensi radio. Co-planar dan satu-kawat waveguide, yang dikenal sebagai jalur
transmisi, yang diusulkan dalam tahap awal pengembangan pandu terahertz. Sejak
itu, pemandu radiasi terahertz dalam material sebagian besar dilakukan pada
pandu logam tabung berongga, pandu pelat logam paralel, kawat logam dan kabel
koaksial. Oleh karena itu, memandu terahertz dalam logam menawarkan
keuntungan besar untuk mengurangi kerugian daya. (J. Anthony, dkk, 2013)
Sebagai tahap awal pengembangan sinyal frekuensi terahertz maka
penulis melakukan penelitian di bidang waveguide untuk gelombang terahertz.
Struktur terahertz waveguide yang disimulasikan dengan inti (core) berupa udara
dan dilapisi oleh cladding bermaterial dielektrik dengan dua kawat logam yang
tertanam. Rancangan pandu gelombang tersebut diuji secara numeris dengan
menggunakan finite difference method (metode beda hingga). Salah satu software
yang bisa digunakan adalah MODE solution yang dikembangkan oleh Lumerical
Inc. Tujuan penanaman kawat logam adalah untuk memiliki kondisi batas logam.
Sehingga, semua atau sebagian dari cahaya terbatas dalam wilayah inti. Kegiatan
penelitian
ini bertujuan untuk melakukan
simulasi
untuk meningkatkan
performa dari sebuah desain awal waveguide yang sudah dieksperimenkan
sebelumnya. Proses simulasi akan difokuskan pada pengembangan material dan
model desain. Untuk mendapatkan hasil simulasi yang mendekati hasil
sebenarnya, maka desain dalam simulasi yang digunakan akan diupayakan
sedekat mungkin dengan karakter fisis yang sebenarnya. Dengan demikian
diharapkan hasil simulasi yang diperoleh tidak terlampau jauh menyimpang dari
keadaan sebenarnya, sehingga cukup akurat sebagai acuan (guide) dalam proses
pembuatan waveguide sesungguhnya. Sehingga, nantinya akan dihasilkan desain
Universitas Sumatera Utara
5
terahertz waveguide yang mempunyai desain sederhana dengan fleksibelitas desain
yang tinggi namun tetap mempertahankan kerugian daya yang rendah.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, perumusan masalah pada penelitian ini
sebagai berikut:
1. waveguide sebagai media transmisi selalu berhadapan dengan masalah
bagaimana caranya agar lebih banyak sinyal yang dipandu, lebih cepat dan
lebih jauh penyampaiannya dengan tingkat pelemahan daya (atenuasi) sekecilkecilnya.
2. Mendesain
profil
terahertz
waveguide
dengan atenuasi
yang kecil
menggunakan software Lumerical MODE Solution.
1.3
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Simulasi profil terahertz waveguide dengan menggunakan metode finite
difference.
2. Simulasi terahertz waveguide didesani dengan berbagai variasi ukuran dan
variasi jenis kawat logam yang ditanam pada sisi cladding.
3. Simulasi terahertz waveguide dengan memvariasikan ukuran dan letak
posisi lubang kecil dan kawat logam tertananm pada sisi cladding.
4. Analisis karakteristik atenuasi pada simulasi terahertz waveguide.
5. Pengujian terhadap simulasi terahertz waveguide dilakukan pada frekuensi
0.3 – 1 THz.
6. Validasi hasil eksperimen dan simulasi terhadap atenuasi dan indeks
efektif.
Universitas Sumatera Utara
6
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitia tugas akhir dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Melakukan simulasi terhadap terahertz waveguide berupa pipa plastik dengan
kawat logam tertananm berbagai model desain.
2. Melakukan analisa atenuasi hasil simulasi terahertz waveguide.
3. Menghasilkan desain simulasi terahertz waveguide yang dapat menciptakan
teknologi terahertz waveguide yang bagus, efektif dan efisien pada
pemakaiannya dalam berbagai aplikasi teknologi.
4. Untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di
Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sumatera Utara.
1.5
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Dapat membuat perancangan profil terahertz waveguide yang lebih baik
menggunakan metode finite difference.
2. Memperoleh desain terahertz waveguide dengan atenuasi yang rendah.
3. Diharapkan simulasi terahertz waveguide ini dapat digunakan sebagai acuan
(guide) dalam pembutan terahertz waveguide sesungguhnya.
4. Diharapkan dengan simulasi ini dapat dihasilkan terahertz waveguide yang
dapat difabrikasikan dengan mudah dan diaplikasikan secara luas didunia
terahertz.
1.6
Metode Penelitian
Pada pelaksanaan tugas akhir ini digunakan metode studi literatur, konsultasi
dengan pembimbing, perancangan simulasi, dan realisasi dalam bentuk prototype.
1. Metode Literatur
Studi pustaka sebagai persiapan dalam melakukan penelitian dengan mencari
dan mengumpulkan referensi mengenai teori dasar, prinsip kerja, proses
Universitas Sumatera Utara
7
refleksi gelombang dan teori mengenai Software Lumerical dari buku- buku,
jurnal dan makalah.
2. Metode Konsultasi
Berkonsultasi secara interaktif dengan pembimbing I dan pembimbing II di
Universitas Sumatera Utara Medan dan di Pusat Penelitian Fisika (P2F)
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Serpong.
3. Metode Analisis Numeris (Simulasi)
Melakukan penelitian
simulasi secara langsung di Laboratorium Pusat
Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI)
Seropong. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah perancangan
desain profil terahertz waveguide menggunakan metode finite difference.
1.7
Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan sebagai berikut :
Bab I
Pendahuluan
Berisi mengenai latar belakang penulisan, rumusan
masalah, batasan masalah dalam penulisan, tujuan
penulisan, metodologi penulisan dan sistematika
penulisan.
Bab II
Tinjauan Pustaka
Pada bab ini berisi teori pendukung tentang teoriteori yang menyangkut teori gelombang, simulasi
waveguide dan teori tentang software lumerical.
Bab III
Metodologi Penelitian
Pada bab ini dibahas mengenai perancangan profil
desain terahertz waveguide menggunakan metode
finite difference.
Bab IV
Hasil dan Pembahasan
Pada bab ini berisikan analisa data yang mencakup
karakteristik simulasi terahertz waveguide.
Universitas Sumatera Utara
8
Bab V
Kesimpulan dan Saran
Pada bab ini merupakan penutup yang meliputi
tentang
kesimpuan
karakteristik
dari
dari
pembahasan
perancangan
profil
hasil
desain
terahertz waveguide menggunakan metode finite
difference serta saran yang diperlukan untuk
memperbaiki dan melengkapi kekurangan penelitian
ini.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Gelombang terahertz (THz) adalah bagian dari spektrum elektromagnetik dengan
panjang gelombang yang berada di antara spektrum infrared dan microwave.
Wilayah terahertz, atau juga dikenal sebagai kesenjangan terahertz, terletak
sekitar antara 0,1 THz sampai 10 THz dalam spektrum elektromagnetik seperti
ditunjukkan pada Gambar 1.1 (M. Tonouchi, 2007). Frekuensi terahertz berada
pada gap antara frekuensi dalam cakupan sumber gelombang berbasis elektronik
(electronics) dan Fotonik (photonic). Electronics mencakup solid state (seperti
Gunn, IMPATT, MMIC dll) dan vacum electronics (klystron, BWO, TWT,
gyrotron, magnetron dll) sedangkan fotonik mencakup laser dan segala jenis
variannya. Sumber-sumber yang tersedia saat ini baik dari kelas elektronik
maupun dari fotonik masih dengan keluaran pada level mikrowatt. Hingga saat ini
pendeteksian sinyal ini hanya dimungkinkan dari jarak beberapa inci dari sumber
gelombang karena apabila jarak semakin jauh, gelombang tersebut akan diserap
oleh udara dan menghilang.
Sebelum ditemukannya sistem pembangkit gelombang terahertz, rentang
frekuensi terahertz belum banyak dijangkau oleh aplikasi-aplikasi yang
bermanfaat bagi kehidupan manusia. Generasi pertama sistem alat sumber radiasi
terahertz dikembangkan oleh kelompok penelitian di The University of Colombia,
yang dipimpin oleh Dan Grischkowsky sekitar tahun 1988 sampai 1989. Sejak
ditemukannya spektrum gelombang terahertz, banyak para ilmuwan yang sangat
tertarik untuk pengembangan teknologi terahertz hingga aplikasinya. Mulai dari
pengembangan spektroskopi terahertz dan kemudian dengan cepat diaplikasikan
sebagai metode analisi dalam pencitraan, biologi, kedokteran, kimia, dll.
Universitas Sumatera Utara
2
Gambar 1.1 Spektrum gelombang terahertz
Terahertz merupakan sebuah teknologi yang akan memungkinkan untuk
dapat mendeteksi material yang tersimpan di dalam suatu objek. Dengan
menggunakan gelombang terahertz, dari jarak ratusan meter detektor akan dapat
melihat, menembus berbagai material seperti tembok, pakaian, pembungkus
paket, dll. Ide awal pengembangan gelombang terahertz adalah untuk mendukung
sistem keamanan, yaitu untuk menciptakan suatu sumber radiasi pendeteksi bahan
peledak atau obat-obatan. Hingga saat ini para ilmuwan telah berhasil mendeteksi
sinyal dari jarak lebih dari 30 meter. Jarak ini merupakan jarak ruangan
laboratorium yang digunakan. Namun secara teori dapat mendeteksi suatu
material jarak ratusan kilometer jauhnya.
Perkembangan IPTEK saat ini sangat mendukung pemanfaatan detektor
terahertz yang digunakan sebagai pelengkap keamanan airport untuk mendeteksi
materi berbahaya/terlarang yang dibawa oleh penumpang yang disembunyikan di
luar maupun di dalam pakaian mereka, gelombang terahertz juga dapat digunakan
untuk menentukan komposisi kimia sebuah material, di bidang kesehatan
gelombang ini bisa dimanfaatkan untuk mengenali tumor dan untuk menentukan
lokasi kanker dari jaringan pada tubuh manusia secara langsung tanpa merusak
jaringannya, juga potensial untuk terapi jika sumbernya cukup kuat, juga dapat
digunakan untuk menemukan obyek hidup dalam suatu kejadian kebakaran.
Dalam bidang komunikasi juga terutama antar satelit menjanjikan transfer data
berlipat-lipat dari capaian saat ini (super-broadband).
Universitas Sumatera Utara
3
Sumber radiasi terahertz ini juga dikenal sebagai salah satu kandidat
pengganti sebagian fungsi sinar-X untuk imaging. Kelebihan sumber radiasi ini
dibanding sinar-X adalah berenergi rendah, tak mengionisasi obyeknya (jauh lebih
aman dari sinar-X). Kelebihan lain dibanding sinar-X, radiasi terahertz dapat
difokuskan sehingga mudah dikontrol, frekuensi pun berimpitan dengan frekuensi
spektrum dari molekul-molekul penting sehingga potensi terahertz dalam dunia
spektroskopi untuk pendeteksian molekul - molekul sangatlah tinggi. Dengan
semua potensi yang telah disebutkan di atas, tak heran penelitian mengenai dasar
dan aplikasi gelombang terahertz telah meningkat semakin pesat.
Secara garis besar riset di bidang terahertz ini dibagi menjadi tiga bagian
yaitu sumber, komponen (mencakup detektor, antena, filter, dll), dan
applikasinya. Salah satu aplikasi yang paling menjanjikan adalah terahertz
spektroskopi, baik berbasis waktu maupun frekuensi. Sebuah terahertz
spektroskopi dibangun berbasis laser, sehingga cukup atraktif karena ukuran
sistemnya secara keseluruhan sudah cukup compact. Adapun kelemahan dari
sistem terahertz berbasis laser adalah daya keluarannya (output power) yang
cukup rendah, dalam orde mikrowatt sampai milliwatt. Untuk spektroskopi
keluaran dalam orde mikrowatt sudah cukup, tapi untuk aplikasi lain misalnya
pemrosesan bahan diperlukan daya yang lebih tinggi dengan pelemahan daya
rendah. Salah satu komponen yang paling potensial untuk menjaga daya dalam
mentransmisikan gelombang terahertz adalah waveguide. Seperti telah dikatakan
sebelumnya, bahwa gelombang ini sangatlah mudah terserap oleh udara atau
material disekitarnya. Sehingga dalam pemanfaatannya gelombang ini perlu untuk
dipandu agar mempunyai intensitas dan daya yang cukup stabil dari antenna
pemancar melalui penerima.
Waveguide atau pandu gelombang adalah alat penting untuk mendapatkan
transmisi efisien radiasi elektromagnetik. Dalam satu fungsi umum, Waveguide
dapat membangun batas sinyal untuk ditransmisikan yang berasal dari pemancar
ke antena penerima/detektor. Idealnya, Waveguide harus memiliki kerugian daya
yang rendah, daya kopling tinggi, dispersi rendah, dan rentang frekuensi yang
luas. Untuk tahap fabrikasi, karakteristik dari struktur pandu akurasi yang tinggi,
fleksibilitas tinggi dan rendah biaya produksi dan penting bagi produksi massal.
Universitas Sumatera Utara
4
Untuk itu bahan yang digunakan untuk memproduksi pandu juga harus dipilih
secara hati-hati, terutama untuk pandu yang beroperasi di wilayah terahertz,
karena sebagian besar bahan akan memiliki penyerapan kuat dalam rentang
frekuensi ini. (S. Atakaramians, dkk, 2013)
Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk menyelidiki beberapa
struktur pandu, serta pemilihan material untuk mengurangi kerugian transmisi dan
dispersi. Logam biasa digunakan sebagai waveguide untuk gelombang mikro atau
frekuensi radio. Co-planar dan satu-kawat waveguide, yang dikenal sebagai jalur
transmisi, yang diusulkan dalam tahap awal pengembangan pandu terahertz. Sejak
itu, pemandu radiasi terahertz dalam material sebagian besar dilakukan pada
pandu logam tabung berongga, pandu pelat logam paralel, kawat logam dan kabel
koaksial. Oleh karena itu, memandu terahertz dalam logam menawarkan
keuntungan besar untuk mengurangi kerugian daya. (J. Anthony, dkk, 2013)
Sebagai tahap awal pengembangan sinyal frekuensi terahertz maka
penulis melakukan penelitian di bidang waveguide untuk gelombang terahertz.
Struktur terahertz waveguide yang disimulasikan dengan inti (core) berupa udara
dan dilapisi oleh cladding bermaterial dielektrik dengan dua kawat logam yang
tertanam. Rancangan pandu gelombang tersebut diuji secara numeris dengan
menggunakan finite difference method (metode beda hingga). Salah satu software
yang bisa digunakan adalah MODE solution yang dikembangkan oleh Lumerical
Inc. Tujuan penanaman kawat logam adalah untuk memiliki kondisi batas logam.
Sehingga, semua atau sebagian dari cahaya terbatas dalam wilayah inti. Kegiatan
penelitian
ini bertujuan untuk melakukan
simulasi
untuk meningkatkan
performa dari sebuah desain awal waveguide yang sudah dieksperimenkan
sebelumnya. Proses simulasi akan difokuskan pada pengembangan material dan
model desain. Untuk mendapatkan hasil simulasi yang mendekati hasil
sebenarnya, maka desain dalam simulasi yang digunakan akan diupayakan
sedekat mungkin dengan karakter fisis yang sebenarnya. Dengan demikian
diharapkan hasil simulasi yang diperoleh tidak terlampau jauh menyimpang dari
keadaan sebenarnya, sehingga cukup akurat sebagai acuan (guide) dalam proses
pembuatan waveguide sesungguhnya. Sehingga, nantinya akan dihasilkan desain
Universitas Sumatera Utara
5
terahertz waveguide yang mempunyai desain sederhana dengan fleksibelitas desain
yang tinggi namun tetap mempertahankan kerugian daya yang rendah.
1.2
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, perumusan masalah pada penelitian ini
sebagai berikut:
1. waveguide sebagai media transmisi selalu berhadapan dengan masalah
bagaimana caranya agar lebih banyak sinyal yang dipandu, lebih cepat dan
lebih jauh penyampaiannya dengan tingkat pelemahan daya (atenuasi) sekecilkecilnya.
2. Mendesain
profil
terahertz
waveguide
dengan atenuasi
yang kecil
menggunakan software Lumerical MODE Solution.
1.3
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Simulasi profil terahertz waveguide dengan menggunakan metode finite
difference.
2. Simulasi terahertz waveguide didesani dengan berbagai variasi ukuran dan
variasi jenis kawat logam yang ditanam pada sisi cladding.
3. Simulasi terahertz waveguide dengan memvariasikan ukuran dan letak
posisi lubang kecil dan kawat logam tertananm pada sisi cladding.
4. Analisis karakteristik atenuasi pada simulasi terahertz waveguide.
5. Pengujian terhadap simulasi terahertz waveguide dilakukan pada frekuensi
0.3 – 1 THz.
6. Validasi hasil eksperimen dan simulasi terhadap atenuasi dan indeks
efektif.
Universitas Sumatera Utara
6
1.4
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitia tugas akhir dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Melakukan simulasi terhadap terahertz waveguide berupa pipa plastik dengan
kawat logam tertananm berbagai model desain.
2. Melakukan analisa atenuasi hasil simulasi terahertz waveguide.
3. Menghasilkan desain simulasi terahertz waveguide yang dapat menciptakan
teknologi terahertz waveguide yang bagus, efektif dan efisien pada
pemakaiannya dalam berbagai aplikasi teknologi.
4. Untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di
Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sumatera Utara.
1.5
Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
1. Dapat membuat perancangan profil terahertz waveguide yang lebih baik
menggunakan metode finite difference.
2. Memperoleh desain terahertz waveguide dengan atenuasi yang rendah.
3. Diharapkan simulasi terahertz waveguide ini dapat digunakan sebagai acuan
(guide) dalam pembutan terahertz waveguide sesungguhnya.
4. Diharapkan dengan simulasi ini dapat dihasilkan terahertz waveguide yang
dapat difabrikasikan dengan mudah dan diaplikasikan secara luas didunia
terahertz.
1.6
Metode Penelitian
Pada pelaksanaan tugas akhir ini digunakan metode studi literatur, konsultasi
dengan pembimbing, perancangan simulasi, dan realisasi dalam bentuk prototype.
1. Metode Literatur
Studi pustaka sebagai persiapan dalam melakukan penelitian dengan mencari
dan mengumpulkan referensi mengenai teori dasar, prinsip kerja, proses
Universitas Sumatera Utara
7
refleksi gelombang dan teori mengenai Software Lumerical dari buku- buku,
jurnal dan makalah.
2. Metode Konsultasi
Berkonsultasi secara interaktif dengan pembimbing I dan pembimbing II di
Universitas Sumatera Utara Medan dan di Pusat Penelitian Fisika (P2F)
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Serpong.
3. Metode Analisis Numeris (Simulasi)
Melakukan penelitian
simulasi secara langsung di Laboratorium Pusat
Penelitian Fisika (P2F) Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI)
Seropong. Metode yang dilakukan dalam penelitian ini adalah perancangan
desain profil terahertz waveguide menggunakan metode finite difference.
1.7
Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan sebagai berikut :
Bab I
Pendahuluan
Berisi mengenai latar belakang penulisan, rumusan
masalah, batasan masalah dalam penulisan, tujuan
penulisan, metodologi penulisan dan sistematika
penulisan.
Bab II
Tinjauan Pustaka
Pada bab ini berisi teori pendukung tentang teoriteori yang menyangkut teori gelombang, simulasi
waveguide dan teori tentang software lumerical.
Bab III
Metodologi Penelitian
Pada bab ini dibahas mengenai perancangan profil
desain terahertz waveguide menggunakan metode
finite difference.
Bab IV
Hasil dan Pembahasan
Pada bab ini berisikan analisa data yang mencakup
karakteristik simulasi terahertz waveguide.
Universitas Sumatera Utara
8
Bab V
Kesimpulan dan Saran
Pada bab ini merupakan penutup yang meliputi
tentang
kesimpuan
karakteristik
dari
dari
pembahasan
perancangan
profil
hasil
desain
terahertz waveguide menggunakan metode finite
difference serta saran yang diperlukan untuk
memperbaiki dan melengkapi kekurangan penelitian
ini.
Universitas Sumatera Utara