(Mat 2) Serat Optic

Basic Optical Laws

Pembiasan & Pemantulan

Incident ray

1

2

1

2

1

Lanjut

• Indek bias dalam material:

n=c/n = indek bias

c = kecepatan cahaya dlm ruang hampa

= kecepatan cahaya dlm media• Berdasarkan hukum Snell’s (dari gb. diatas)

n1sin 1=n2 sin 2 atau

n1 cos 1=n2 cos 2

Proses Pembiasan

Exit ray

Incident ray

Partial internal reflection

Low index

High index

n2<n1

Sin = n2/n1 atau

Cos = n2/n1

Critical angel :

Cahaya pada Sudut kritis

Total internal reflection

Total Internal Reflection (pemantulan Sempurna)

Mode Pada Serat Optik dan

Konfigurasi

• Core (inti) • Silinder sebagai saluran inti dari serat optik dengan

indeks bias n1.

• Cladding (selubung) • Lapisan dielektrik padat dengan indeks bias n2, dimana

n2<n1• Lapisan ini berfungsi meredam rugi-rugi hamburan

sebagai akibat adanya diskontinyuitas pada permukaan inti.

• Buffer Coating• Merupakan lapisan yang terbuat dari plastik (umumnya),

dengan fungsi menambah kekuatan mekanis dari serat optik

Bagian-Bagian Serat Optik

Konfigurasi Serat Optik

core Cladding Buffer coatting

Tipe Serat Optik

• Step Index Fiber• Single Mode• Multi Mode

• Graded Index Fiber• Single Mode• Multi Mode

Perbandingan Struktur Serat Optik

Step dan Graded Indeks

n1

n2

21

3

nO

n1

21

3

n

n2

OO' O''

n2

(a) Multimode stepindex fiber. Ray pathsare different so thatrays arrive at differenttimes.

(b) Graded index fiber.Ray paths are differentbut so are the velocitiesalong the paths so thatall the rays arrive at thesame time.

23

© 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)

Lanjut

n decreases step by step from one layerto next upper layer; very thin layers.

Continuous decrease in n gives a raypath changing continuously.

TIR TIR

(a) A ray in thinly stratifed medium becomes refracted as it passes from onelayer to the next upper layer with lower n and eventually its angle satisfies TIR.(b) In a medium where n decreases continuously the path of the ray bendscontinuously.

(a) (b)

© 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)

Struktur Serat Step-Index• Selubung memiliki indeks bias n2

dimana:n2 = n1 (1-Δ)

• Parameter Δ disebut core cladding indeks difference atau mudahnya perbedaan indeks bias.

Perambatan Berkas Cahaya• Ada 2 tipe dari berkas cahaya yang

dapat merambat melelui serat optik, yaitu

• Skew Rays• Meridional Rays

Perbedaan keduanya

Fiber axis

12

34

5

Skew ray1

3

2

4

5

Fiber axis

1

2

3Meridional ray

1, 3

2

(a) A meridionalray alwayscrosses the fiberaxis.

(b) A skew raydoes not haveto cross thefiber axis. Itzigzags aroundthe fiber axis.

Illustration of the difference between a meridional ray and a skew ray.Numbers represent reflections of the ray.

Along the fiber

Ray path projectedon to a plane normalto fiber axis

Ray path along the fiber

© 1999 S.O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall)

Metode Perambatan Skew rays

• Berkas sinar optik yang digambarkan dengan skew-rays bergerak dengan metode step-indeks mode

Skew rays berjalan melingkar disekitar inti dan meningkatkan dispersi

Metode Perambatan Meridional ray

• Meridional ray optic menunjukkan mekanisme propagasi dalam kondisi ideal pada penghantar gelombang step-index.

Snell’s laws

• Dari aturan Snell, sudut minimum Фmin yang mempengaruhi total internal reflection,

1...per .......... sin 1

2

minn

n

Lanjut

1 dimana

Δ2n)n-(nθsin n NA

:(NA) aperture numerical sebagaikan didefinisi 2Per

kritissudut θ

2er .........p )n-(n θsin nθ sinn

:maka ,θ

masuksudut dengan erat berkaitan 1per Kondisi

1212

221max0

C

2122

21C1max0

max0

Lanjut-1

Diamter inti

(m)

Diameter Clad

(m)

NA

50 125 0.19 - 0,25

62,5 125 0,27 – 0,31

85 125 0,25 – 0,30

100 140 0,25 – 0,30

Light propagation