Tingkat Numerik Numerical Aperture NA Gelombang Elektromagnetik

commit to user 10 ሺ݊ ଵ ሻ harus lebih besar dari indeks bias cladding ሺ݊ ଶ ሻ. Dengan menerapkan konsep sudut kritis seperti pada persamaan 2.4 yang dapat ditulis ulang: 2.4 Maka pada Gambar 2.5 terlihat unbound rays dibiaskan keluar dari inti, sedangkan bound rays dipantulkan dan merambat sepanjang inti dengan menganggap bahwa permukaan batas antara inti dan kulit sempurna. Secara umum sinar-sinar meredian mengikuti hukum pemantulan dan pembiasan. Bound rays di dalam fiber optik disebabkan oleh pemantulan sempurna, dimana agar peristiwa tersebut dapat terjadi maka sinar yang memasuki fiber optik harus memotong perbatasan core-cladding dengan sudut lebih besar dari sudut kritis ሺߠ ௖ ሻ, sehingga sinar dapat merambat sepanjang fiber optik dengan lintasan zig- zag, seperti pada Gambar 2.6. Gambar 2. 6. Pemantulan sempurna pada fiber optik yang menyebabkan bound rays Palais, 2002 Sudut ߠ ௔ adalah sudut maksimum sinar yang memasuki serat agar sinar dapat tetap merambat sepanjang serat dipandu, sudut ini disebut sudut tangkap acceptance angle.

2.6. Tingkat Numerik Numerical Aperture NA

Numerical Aperture merupakan parameter yang merepresentasikan sudut penerimaan maksimum dimana berkas cahaya masih bisa diterima danmerambat didalam inti fiber Gambar 2.7. Sudut penerimaan ini dapat beraneka macam tergantung kepada karakteristik indeks bias inti dan selubung serat optik. •‹ ߠ ௖ ൌ ݊ ଶ ݊ ଵ ș Į Selimut Cladding n 2 Inti Core n 1 ș ș Gelombang Datang Selimut Cladding n 2 commit to user 11 Gambar 2. 7. Sudut penerimaan pada fiber optik Jika sudut datang berkas cahaya lebih besar dari NA atau sudut kritis maka berkas tidak akan dipantulkan kembali ke dalam serat melainkan akan menembus cladding dan akan keluar dari serat. Semakin besar NA maka semakin banyak kapasitas cahaya yang diterima oleh serat Gambar 2.8. Gambar 2. 8. Kapasitas cahaya pada serat optik Dengan memperhatikan gambar 2.7 dan dengan menggunakan hukum Snellis maka diperoleh hubungan: ݊ ଴ •‹ ߠ ௠௔௞௦ ൌ ݊ ଵ •‹ ߠ ଵ 2.5 karena ߠ ଵ ൌ ͻͲι െ ߠ ௖ , maka persamaan 2.5 menjadi ݊ ଴ •‹ ߠ ௠௔௞௦ ൌ ݊ ଵ …‘• ߠ ௖ 2.6 dengan menggunakan relasi trigonometri •‹ ଶ ߠ ௖ ൅ …‘• ଶ ߠ ௖ ൌ ͳ, maka persamaan 2.6 dapat dinyatakan dalam bentuk: ݊ ଴ •‹ ߠ ௠௔௞௦ ൌ ݊ ଵ ඥͳ െ •‹ ଶ ߠ ௖ 2.7 dengan sehingga 2.8 NA Kecil NA Besar n •‹ ߠ ௖ ൌ ݊ ଶ ݊ ଵ ݊ ଴ •‹ ߠ ௠௔௞௦ ൌ ݊ ଵ ඨͳ െ ൬ ݊ ଶ ݊ ଵ ൰ ଶ Kerucut penerimaan sudut kritis ș max sudut datang ș n n 1 n 2 n 2 Pembungkus Cladding Inti Fiber Fiber Core n 1 Reflektansi 96 4 ș 1 ș 2 commit to user 12 maka ݊ ଴ •‹ ߠ ௠௔௞௦ ൌ ඥሺ݊ ଵ ଶ െ ݊ ଶ ଶ ሻ 2.9 Hubungan antara sudut penerimaan dan indeks bias ketiga media core, cladding, udara dinyatakan dengan Numerical Aperture Supadi dkk, 2006. ܰܣ ൌ ݊ ଴ •‹ ߠ ௠௔௞௦ ൌ ඥሺ݊ ଵ ଶ െ ݊ ଶ ଶ ሻ 2.10 jika indeks bias udara ݊ ଴ ൌ ͳ ܰܣ ൌ •‹ ߠ ௠௔௞௦ ൌ ඥሺ݊ ଵ ଶ െ ݊ ଶ ଶ ሻ 2.11 Dengan NA adalah Numerical Aperture, 1 n adalah Indeks bias cladding, 2 n adalah Indeks bias core. Sudut ߠ ௠௔௞௦ adalah sudut maksimum sinar yang memasuki serat optik agar sinar dapat tetap merambat sepanjang serat optik dipandu.

2.7. Gelombang Elektromagnetik

Gelombang Elektromagnetik adalah gelombang yang dapat merambat walau tidak ada medium. Gelombang elektromagnetik meliputi cahaya tampak, gelombang radio, sinar-x, sinar gamma, ultraviolet, infra merah, dan mikro gelombang. Gambar 2.9 menunjukkan spektrum gelombang elektromagnetik dengan berbagai interval frekuensi dan panjang gelombang. Cahaya tampak Visible Light adalah spektrum gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Panjang gelombang terpendek dalam spektrum tampak ini bersesuaian dengan cahaya violetungu ሺ͵ͻͲ െ Ͷͷͷ݊݉ሻ dan yang terpanjang bersesuaian dengan cahaya merah ሺ͸ʹʹ െ ͹ͺͲ݊݉ሻ. Gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang lebih kecil dari spektrum cahaya tampak disebut sinar ultra violet, dan gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang lebih besar dari cahaya tampak disebut gelombang infra merah. Energi elektromagnetik dipancarkan atau dilepaskan, oleh semua masa di alam semesta pada level yang berbeda-beda. Semakin tinggi level energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. Perbedaan karakteristik energi gelombang digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik. commit to user 13 Gambar 2. 9. Spektrum gelombang elektromagnetik Serway, 2004 Gelombang EM yang merambat sebagai gelombang planar memiliki sifat- sifat sebagai berikut Viridi, 2010: 1. Perubahan medan listrik dan medan magnetik terjadi pada saat yang bersamaan, sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama. 2. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang transversal yang arah medan listrik ܧሬԦdan medan magnetik ܤሬԦsaling tegak lurus dan keduanya tegak lurus terhadap arah rambat gelombang Gambar 2.10. 3. Gelombang elektromagnetik mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, dan difraksi. Juga mengalami peristiwa polarisasi karena termasuk gelombang transversal. commit to user 14 4. Cepat rambat gelombang elektromagnetik hanya bergantung pada sifat-sifat listrik dan magnetik medium yang ditempuhnya. Gambar 2. 10. Gelombang elektromagnetik yang merambat pada arah x Pedrotti, 1993 Susunan semua bentuk gelombang elektromagnetik berdasarkan panjang gelombang dan frekuensinya disebut spektrum elektromagnetik. Gelombang EM merambat dalam vakum dengan laju ܿ. Hubungan antara frekuensi ݂ dan panjang gelombang ߣ, secara matematis adalah: ݒ ൌ ݂Ǥ ߣ 2.12 Dengan ݒ adalah kecepatan cahaya, ݂ adalah frekuensi gelombang, dan ߣ adalah panjang gelombang. Di mana di dalam vakum ݒ ൌ ܿ, Dengan ܿ ൌ ͳ ඥߤ ଴ ߝ ଴ ൌ ʹͻͻ͹ͻʹͶͷͺ݉Ȁݏ ൎ ͵ ൈ ͳͲͺ݉ȀݏǤ Energi gelombang elektromagnetik terbagi sama dalam bentuk medan magnetik dan medan listrik. Solusi terbaik dari gelombang bidang elektromagnetik yang berjalan sinusoidal, dimana amplitud E dan B berubah terhadap x dan t sesuai dengan persamaan: ܧሺݔǡ ݐሻ ൌ ܧ ଴ •‹ሺ݇ݔ െ ߱ݐሻ 2.13 ܤሺݔǡ ݐሻ ൌ ܤ ଴ •‹ሺ݇ݔ െ ߱ݐሻ 2.14 ݕ ݔ ݖ commit to user 15

2.8. Polarisasi Cahaya