Analisis Pergeseran ¼ λ Distributed Feedback Laser Dioda (DFB LD) pada Serat Optik
ANALISIS PERGESERAN ¼ λ DISTRIBUTED FEEDBACK LASER
DIODA (DFB LD) PADA SERAT OPTIK
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
OLEH :
REVI YANA SIBAGARIANG
NIM. 120422033
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITES SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Dalam teknologi yang semakin meningkat khususnya pada bidang
telekomunikasi yaitu dengan menggunakan teknologi serat optik. Teknologi serat
optik merupakan media trasmisi yang menyediakan bandwidth besar pengiriman data
dengan rugi-rugi yang semakin kecil.
Pada Tugas Akhir menjelaskan analisa pergeseran
/4 yang arah rambat
gelombang cahaya laser Distributed Feedback (DFB) yang menunjukkan nilai
panjang gelombang semakin menjauh dari nilai panjang gelombang 1550 nm,
diakibatkan oleh perubahan mode order yang sesuai dengan arah rambatnya dan
berpengaruh terhadap redamannya.
Dari penggunaan rumus panjang gelombang yang dihasilkan pada sumber
cahaya serat optik diketahui nilai pada pergeseran /4, panjang gelombang yang
dihasilkan 1550,04 – 1549,96 dengan redaman yang diperoleh dari grafik sekitar 0,2
dB/km ini menyatakan bahwa pergeseran /4 lebih bagus dalam pengiriman data pada
serat optik akibat redaman yang kecil.
Kata Kunci : Mode Order pada serat optik
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang
telah melimpahkan Kasih dan AnugrahNya, sehingga Tugas Akhir yang berjudul
“Analisis pergeseran ¼
Distributed Feedback Laser Dioda (DFB LD) pada serat
optik dapat diselesaikan.
Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam
menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Sarjana (S-1) Teknik Elektro di
Universitas Sumatera Utara (USU). Di dalam Tugas Akhir ini berisi tentang
bagaimana hubungan panjang gelombang dengan redaman pada serat optik. Selain
itu, buku ini juga memuat teori, dan data-data yang diperoleh dari hasil analisis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Hal ini karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang
dimiliki penulis. Dengan segala kerendahan hati, penulis sangat mengharapkan kritik
dan saran yang membangun sehingga pada nantinya dapat memperbaiki Tugas Akhir
ini dan mengembangkannya di kemudian hari. Semoga karya ini dapat memberikan
manfaat bagi pembaca.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang tulus kepada
semua pihak yang telah membantu pengerjaan Tugas Akhir ini, yaitu
1. Kepada orangtuaku ayahanda R.Sibagariang dan ibunda N.Aritonang yang
sangat saya cintai dan hormati yang tak henti-hentinya memberikan dukungan,
doa, nasehat, dan motivasi hingga sampai detik ini penulis tetap kuat dan
bersemangat dalam menyelesaikan studi dan juga kakak,bang dan adek-adek yang
memberi ku semangat.
2. Bapak zulfin,ST,MT selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan,
masukan, saran, kritikan, motivasi, keluangan waktu, kesabaran, dan bantuan
selama penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Kepada Bapak Penguji yang memberikan saran dan kritikan yang membangun
sehingga Tugas Akhir bias menjadi lebih baik dan bermanfaat.
Universitas Sumatera Utara
4. Seluruh Dosen Pengajar di Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan
ilmunya yang berguna selam penulis menempuh perkuliahan di Universitas
Sumatera Utara (USU) tercinta. Semoga ilmu dapat digunakan untuk hal-hal yang
bermanfaat.
5. Seluruh bagian Administrasi Departemen Elektro
yang memberikan
kemudahn untuk memperlancar perkuliahan dan pengursan Tugas Akhir ini.
6. Semua teman-teman kuliah di Ekstensi Teknik Elektro 2012 baik konsentrasi
Telekomunikasi maupun Energi.
7. Semua teman-teman seperjuangan dan terkhusus kawan (Doris lumban batu,
Ricca simbolon, evina sitanggang, anisa sembiring dan semua teman-teman) atas
motivasi dalam membantu yang selalu menyemangati, masukan, dan dukungan
yang telah diberikan.
Medan , juli 2015
Penulis
Revi Yana Sibagariang
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK
………………………………………………….
i
KATA PENGANTAR
……...…………………………………………..
ii
DAFTAR ISI
………………………………………………….
iv
DAFTAR GAMBAR
…….……………………………………………
vii
DAFTAR TABEL
………………………………………………….
ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
………………………………………………..……………. 1
1.2 Perumusan Masalah
………………………………………………..……. 2
1.3 Tujuan Penelitian ……………………………………………………..………. 2
1.4 Batasan Masalah …...………………………………………………..…...….. 2
1.5 Metodologi Penulisan
……………….…...……………………..……….... 2
1.6 Sistematika Penulisan
…...……………………………………..…………. 3
BAB II LANDASAN TEORI
…………………………….. 4
2.1
Pengertian dan sejarah serat optik
2.2
Stuktur Serat Optik
2.3
Tipe Jenis Serat Optik …………………………………………………….. 12
2.3.1
Serat Optik Singlemode
…………………………………….. 13
2.3.2
Serat Optik Multimode
…………………………………….. 14
2.3.3
Serat Optik MultiMode Step Index
…………………………………….. 15
2.3.4
Serat Optik Multimode Graded Index…………………………………….. 16
2.3.5
Serat Optik Singlemode Step Index
…………………………………….. 17
2.4
Sumber cahaya pada serat optik
…………………………………….. 18
2.4.1
LED (Ligth Emitting Diode) …………………………………………….. 19
2.4.2
Laser …………………………………………………………………….. 21
…………………………………………………….. 10
Universitas Sumatera Utara
…………………………………………………….. 25
2.5
Prinsip Kerja Laser
2.6
Jenis Laser
2.6.1
Distributed Bragg Reflector …………………………………………….. 26
2.6.2
Distributed feedback …………………………………………………….. 27
…………………………………………………………….. 25
……………………………………………. 30
2.6.2.1 Indek bias serat optik
2.6.2.2 Panjang kisi efektif …………………………………………………….. 32
2.6.2.3 Panjang gelombang bragg
…………………………………………….. 32
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Umum ……………………………………………………………………
3.2
Struktur Laser DFB
3.3
Mode Order(M) serat optik
3.4
Parameter Serat Optik …………………………………………………….. 37
3.4.1
Redaman
34
…………………………………………………….. 34
…………………………………………….. 36
……………………………………………………………. 38
BAB IV ANALISA DATA
4.1
Pergeseran ¼
4.2
Data Perhitungan
Distributed Feedback (DFB)
…………………….. 37
panjang gelombang …………………………….. 37
BAB V PENUTUP
……………………………………………………………... 47
5.1
Kesimpulan
5.2
Saran ……………………………………………………………………... 47
DAFTAR PUSTAKA
…………………………………………….. x
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
……………. 9
Gambar 2.1
Blok Diagram Sistem Komunikasi Serat Optik
Gambar 2.2
Stuktur Serat optik
Gambar 2.3
Perambatan Gelombang pada Single-Mode Fiber
……………. 13
Gambar 2.4
Perambatan Gelombang pada Multi-Mode Fiber
……………. 14
Gambar 2.5
Serat Optik Multi mode Step Index
Gambar 2.6
Transisi langsung dan Transisi tidak langsung
Gambar 2.7
Mekanisme energi Laser
Gambar 2.8
Skema rongga Laser …………………………………………….. 23
Gambar 2.9
Struktur Laser DFB dan Spektrum …………………………….. 27
..................................................................... 10
…………………………….. 15
…………….. 20
…………………………………….. 21
Gambar 2.10 laser DFB frekuensi selektif …………………………………….. 29
Gambar 2.11 Indeks bias ………………………………………………..…….. 30
Gambar 2.12 Pemantulan Dinding Serat Optik
Gambar 2.13 gelombang Bragg
………………………... 31
………………………………………...….. 32
Gambar 3.1
Struktur lapisan Distributed feedback(DFB) …………………….. 35
Gambar 3.2
Lapisan Aktif InGaAsp
……………………….. 35
Gambar 3.3
Mode order gelombang
……………………….. 35
Gambar 3.4
Mode order (M) pada arah melintang dan membujur ……………
Gambar 3.5
Pergeseran λ/4 pada laser DFB
Gambar 3.6
Hubungan Redaman dan Panjang Gelombang
Gambar 4.1
Perbedaan Laser DFB saat Mengalami Pergeseran ¼
36
……………………….. 37
……………. 38
…….. 39
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2
Hubungan panjang gelombang Dengan Pergeseran ……………
Gambar 4.3
Hubungan panjang gelombang dengan Redaman
41
…………….. 42
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Hasil Panjang Gelombang ( )
………………………… 41
Tabel 4.2
Hubungan Panjang Gelombang dengan Redaman
…………….. 42
Universitas Sumatera Utara
DIODA (DFB LD) PADA SERAT OPTIK
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
OLEH :
REVI YANA SIBAGARIANG
NIM. 120422033
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITES SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Dalam teknologi yang semakin meningkat khususnya pada bidang
telekomunikasi yaitu dengan menggunakan teknologi serat optik. Teknologi serat
optik merupakan media trasmisi yang menyediakan bandwidth besar pengiriman data
dengan rugi-rugi yang semakin kecil.
Pada Tugas Akhir menjelaskan analisa pergeseran
/4 yang arah rambat
gelombang cahaya laser Distributed Feedback (DFB) yang menunjukkan nilai
panjang gelombang semakin menjauh dari nilai panjang gelombang 1550 nm,
diakibatkan oleh perubahan mode order yang sesuai dengan arah rambatnya dan
berpengaruh terhadap redamannya.
Dari penggunaan rumus panjang gelombang yang dihasilkan pada sumber
cahaya serat optik diketahui nilai pada pergeseran /4, panjang gelombang yang
dihasilkan 1550,04 – 1549,96 dengan redaman yang diperoleh dari grafik sekitar 0,2
dB/km ini menyatakan bahwa pergeseran /4 lebih bagus dalam pengiriman data pada
serat optik akibat redaman yang kecil.
Kata Kunci : Mode Order pada serat optik
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang
telah melimpahkan Kasih dan AnugrahNya, sehingga Tugas Akhir yang berjudul
“Analisis pergeseran ¼
Distributed Feedback Laser Dioda (DFB LD) pada serat
optik dapat diselesaikan.
Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam
menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Sarjana (S-1) Teknik Elektro di
Universitas Sumatera Utara (USU). Di dalam Tugas Akhir ini berisi tentang
bagaimana hubungan panjang gelombang dengan redaman pada serat optik. Selain
itu, buku ini juga memuat teori, dan data-data yang diperoleh dari hasil analisis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan. Hal ini karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang
dimiliki penulis. Dengan segala kerendahan hati, penulis sangat mengharapkan kritik
dan saran yang membangun sehingga pada nantinya dapat memperbaiki Tugas Akhir
ini dan mengembangkannya di kemudian hari. Semoga karya ini dapat memberikan
manfaat bagi pembaca.
Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih yang tulus kepada
semua pihak yang telah membantu pengerjaan Tugas Akhir ini, yaitu
1. Kepada orangtuaku ayahanda R.Sibagariang dan ibunda N.Aritonang yang
sangat saya cintai dan hormati yang tak henti-hentinya memberikan dukungan,
doa, nasehat, dan motivasi hingga sampai detik ini penulis tetap kuat dan
bersemangat dalam menyelesaikan studi dan juga kakak,bang dan adek-adek yang
memberi ku semangat.
2. Bapak zulfin,ST,MT selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan,
masukan, saran, kritikan, motivasi, keluangan waktu, kesabaran, dan bantuan
selama penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Kepada Bapak Penguji yang memberikan saran dan kritikan yang membangun
sehingga Tugas Akhir bias menjadi lebih baik dan bermanfaat.
Universitas Sumatera Utara
4. Seluruh Dosen Pengajar di Departemen Teknik Elektro yang telah memberikan
ilmunya yang berguna selam penulis menempuh perkuliahan di Universitas
Sumatera Utara (USU) tercinta. Semoga ilmu dapat digunakan untuk hal-hal yang
bermanfaat.
5. Seluruh bagian Administrasi Departemen Elektro
yang memberikan
kemudahn untuk memperlancar perkuliahan dan pengursan Tugas Akhir ini.
6. Semua teman-teman kuliah di Ekstensi Teknik Elektro 2012 baik konsentrasi
Telekomunikasi maupun Energi.
7. Semua teman-teman seperjuangan dan terkhusus kawan (Doris lumban batu,
Ricca simbolon, evina sitanggang, anisa sembiring dan semua teman-teman) atas
motivasi dalam membantu yang selalu menyemangati, masukan, dan dukungan
yang telah diberikan.
Medan , juli 2015
Penulis
Revi Yana Sibagariang
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK
………………………………………………….
i
KATA PENGANTAR
……...…………………………………………..
ii
DAFTAR ISI
………………………………………………….
iv
DAFTAR GAMBAR
…….……………………………………………
vii
DAFTAR TABEL
………………………………………………….
ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
………………………………………………..……………. 1
1.2 Perumusan Masalah
………………………………………………..……. 2
1.3 Tujuan Penelitian ……………………………………………………..………. 2
1.4 Batasan Masalah …...………………………………………………..…...….. 2
1.5 Metodologi Penulisan
……………….…...……………………..……….... 2
1.6 Sistematika Penulisan
…...……………………………………..…………. 3
BAB II LANDASAN TEORI
…………………………….. 4
2.1
Pengertian dan sejarah serat optik
2.2
Stuktur Serat Optik
2.3
Tipe Jenis Serat Optik …………………………………………………….. 12
2.3.1
Serat Optik Singlemode
…………………………………….. 13
2.3.2
Serat Optik Multimode
…………………………………….. 14
2.3.3
Serat Optik MultiMode Step Index
…………………………………….. 15
2.3.4
Serat Optik Multimode Graded Index…………………………………….. 16
2.3.5
Serat Optik Singlemode Step Index
…………………………………….. 17
2.4
Sumber cahaya pada serat optik
…………………………………….. 18
2.4.1
LED (Ligth Emitting Diode) …………………………………………….. 19
2.4.2
Laser …………………………………………………………………….. 21
…………………………………………………….. 10
Universitas Sumatera Utara
…………………………………………………….. 25
2.5
Prinsip Kerja Laser
2.6
Jenis Laser
2.6.1
Distributed Bragg Reflector …………………………………………….. 26
2.6.2
Distributed feedback …………………………………………………….. 27
…………………………………………………………….. 25
……………………………………………. 30
2.6.2.1 Indek bias serat optik
2.6.2.2 Panjang kisi efektif …………………………………………………….. 32
2.6.2.3 Panjang gelombang bragg
…………………………………………….. 32
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Umum ……………………………………………………………………
3.2
Struktur Laser DFB
3.3
Mode Order(M) serat optik
3.4
Parameter Serat Optik …………………………………………………….. 37
3.4.1
Redaman
34
…………………………………………………….. 34
…………………………………………….. 36
……………………………………………………………. 38
BAB IV ANALISA DATA
4.1
Pergeseran ¼
4.2
Data Perhitungan
Distributed Feedback (DFB)
…………………….. 37
panjang gelombang …………………………….. 37
BAB V PENUTUP
……………………………………………………………... 47
5.1
Kesimpulan
5.2
Saran ……………………………………………………………………... 47
DAFTAR PUSTAKA
…………………………………………….. x
LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
……………. 9
Gambar 2.1
Blok Diagram Sistem Komunikasi Serat Optik
Gambar 2.2
Stuktur Serat optik
Gambar 2.3
Perambatan Gelombang pada Single-Mode Fiber
……………. 13
Gambar 2.4
Perambatan Gelombang pada Multi-Mode Fiber
……………. 14
Gambar 2.5
Serat Optik Multi mode Step Index
Gambar 2.6
Transisi langsung dan Transisi tidak langsung
Gambar 2.7
Mekanisme energi Laser
Gambar 2.8
Skema rongga Laser …………………………………………….. 23
Gambar 2.9
Struktur Laser DFB dan Spektrum …………………………….. 27
..................................................................... 10
…………………………….. 15
…………….. 20
…………………………………….. 21
Gambar 2.10 laser DFB frekuensi selektif …………………………………….. 29
Gambar 2.11 Indeks bias ………………………………………………..…….. 30
Gambar 2.12 Pemantulan Dinding Serat Optik
Gambar 2.13 gelombang Bragg
………………………... 31
………………………………………...….. 32
Gambar 3.1
Struktur lapisan Distributed feedback(DFB) …………………….. 35
Gambar 3.2
Lapisan Aktif InGaAsp
……………………….. 35
Gambar 3.3
Mode order gelombang
……………………….. 35
Gambar 3.4
Mode order (M) pada arah melintang dan membujur ……………
Gambar 3.5
Pergeseran λ/4 pada laser DFB
Gambar 3.6
Hubungan Redaman dan Panjang Gelombang
Gambar 4.1
Perbedaan Laser DFB saat Mengalami Pergeseran ¼
36
……………………….. 37
……………. 38
…….. 39
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2
Hubungan panjang gelombang Dengan Pergeseran ……………
Gambar 4.3
Hubungan panjang gelombang dengan Redaman
41
…………….. 42
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Hasil Panjang Gelombang ( )
………………………… 41
Tabel 4.2
Hubungan Panjang Gelombang dengan Redaman
…………….. 42
Universitas Sumatera Utara