RPKPS

RENCANA PROGRAM KEGIATAN

PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS)

TEKNIK OPTOELEKTRONIKA

PROF. ADHI SUSANTO, M.SC., PH.D.

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

��

RENCANA PROGRAM KEGIATAN

PEMBELAJARAN SEMESTER (RPKPS)


OLEH :

PROF. ADHI SUSANTO, M.SC., PH.D.


UNIVERSITAS GADJAH MADA

2004

��



��

Nama Matakuliah : Teknik Optoelektronika

Kode/SKS : TKE 52O / 3SKS

Prasyarat : -

Status Matakuliah : Pilihan

Deskripsi Singkat Matakuliah :

Matakuliah Teknik Optoelektronika mempelajari konsep dan teori yang terkait dengan

Teknik Optoelektronika, bagian-bagian sistem optoelektronis, serta penerapannya.

Materi Teknik Optoelektronika meliputi : Pendahuluan; Bagian-Bagian Sistem

Optoelektronis; Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika, dan

Penerapan Optoelektronika.

Matakuliah ini diberikan pada semester 6 dan bersifat pilihan bagi mahasiswa Program

Studi Teknik Elektro. Matakuliah prasyarat tidak ada.

Sebagai matakuliah pilihan maka beberapa materi pembelajaran diberikan dalam

bentuk diskusi dengan mengingat perkembangan Teknik Optoelektronika. Contoh -

contoh yang diberikan akan selalu disesuaikan dengan perkembangan tersebut.

Tujuan Pembelajaran :

Setelah menyelesaikan mata kuliah ini mahasiswa dapat memahami konsep, latar

belakang, serta penerapan Teknik Optoelektronika yang meliputi : Pendahuluan;

Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis; Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen

Optoelektronika, dan Penerapan Optoelektronika.

��

Materi Pembelajaran :

1. Pendahuluan

1.1 Pengertian Optoelektronika

1.2 Spektrum Operasional Optoelektronika

1.3 Sejarah Singkat Perkembangan Optoelektronika

1.4 Daya Tank Optoelektronika

2. Bagian-Bagian Sistem Optoelektronis

2.1. Sistem Optoelektronis

2.2. Subsistem Pemancaran Isyarat

2.2.1. Diode Pancar Cahaya (LED)

2.2.2. LED Pancar Permukaan

2.2.3. LED Pancar Pinggir

2.2.4. Diode Laser Suntikan

2.2.5. Pemancaran Isyarat

2.3. Subsistem Pengolahan Isyarat

2.3.1 Ragam Modulasi (Pengolahan isyarat analog dan digital)

2.3.2 Sistem Penyaluran Isyarat

2.3.3 Pengantarmukaan (Interfacing)

2.4. Subsistem Penerimaan Isyarat Optis

2.4.1 Fotodiode PIN

2.4.2 Fotodiode Guguran (APD)

2.4.3 Fototransistor

3. Teknologi dan Analisis Fungsi Komponen Optoelektronika

3.1. Sumber-Sumber Elektroluminesens

3.1.1 Dasar Teori LED

3.1.2 Sifat-sifat Fisis LED

3.1.3 Watak-watak Elektris LED

3.1.4 Data Watak LED

3.1.5 Perancangan Kondisi Terburuk

3.2. Diode LASER

3.2.1 Umum

3.2.2 Konsep Bidang Semu Fermi

3.2.3 Konsep Penguatan Optis pada Bahan Semihantar

��

3.2.4 Diode Laser Sambungan Semacam

3.2.5 Diode Laser Sambungan Bermacam Ganda

3.2.6 Struktur Laser

3.2.7 Watak Cahaya Arus Laser

3.2.8 Laser Lapis 20 µm

3.2.9 Laser Lapis Sempit 3 µm

3.2.10 Pengaruh Suhu pada Daerah Kerja Laser Lapis

3.2.11 Struktur Mode Pelaseran

3.3. Teknologi Serat Optis

3.3.1 Teori Sinar pada Serat Optis

3.3.2 Teori Sinar pada Serat Berteras Seragam

3.3.3 Analisis Teori Sinar pada Serat Optis Berteras Takseragam

3.4. Kabel Serat Optis

3.4.1 Penjelasan Umum

3.4.2 Unjuk-Kerja Serat Optis yang Dituntut

3.4.3 Perencanaan Kabel

3.5. Fotodetektor

3.5.1 Umum

3.5.2 Pendeteksian Isyarat Cahaya Efek Fotoelektrik

3.5.3 Fotodiode PN dan PIN

3.5.4 Fotodiode Guguran (Avalanche Photodiode, APD)

3.5.5 Model Untai Fotodiode PIN

3.5.6 Model Untai Diode Guguran APD

3.5.7 Derau dan Isyarat Minimum yang Dapat Terdeteksi

3.5.8 Peroleh Guguran (Avalanche Gain)

3.6. Optoisolator

3.6.1 Umum

3.6.2 Komponen Pemancar Cahaya

3.6.3 Medium Optis

3.6.4 Fotodiode

3.6.5 Tingkat Penguat

3.6.6 Watak Parameter Optoisolator

4. Penerapan Optoelektronika

4.1 Penerapan LED sebagai Piranti Peraga

��

4.1.1 Peraga Grafik Balok (Bar Graph Display)

4.1.2 Peraga Indikator Posisi

4.1.3 Peraga Karakter

4.1.4 Peraga dengan Penyinaran Belakang (Back Lighting)

4.2 Penerapan LED dan Fotodetektor untuk Deteksi Asap

4.3 Penerapan Optoisolator

4.3.1 Penggunaan Optoisolator dalam Bidang Elektronika

4.3.2 Penerapan Optoisolator pada Pengendalian Daya

4.4 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Telekomunikasi

4.4.1 Sistem Transmisi Analog

4.4.2 Sistem Transmisi Digital

4.4.3 Pertimbangan Sistem

4.5 Penerapan Optoelektronika dalam Bidang Militer

4.6 Penerapan Optoelektronika pada Peralatan yang Bergerak

4.7 Penerapan Optoelektronika di Bidang Instrumentasi, Robotika, dan

Kedokteran

5. PERKEMBANGAN DAN IMPLEMENTASI TEKNIK OPTOELEKTRONIKA

(TUGAS MANDIRI DAN PRESENTASI KELOMPOK)

Outcome Pembelajaran :

1. Menjelaskan pengertian optoelektronika; menjelaskan spektrum operasional

optoelektronika; menjelaskan sejarah singkat perkembangan optoelektronika;

menjelaskan daya tarik optoelektronika.

2. Menjelaskan sistem optoelektronis; menjelaskan subsistem pemancaran

isyarat yang terdiri atas diode pancar cahaya (LED), LED pancar permukaan,

LED pancar pinggir, Diode laser suntikan dan proses pemancaran isyarat;

menjelaskan subsistem pengolahan isyarat yang terdiri atas ragam modulasi,

sistem penyaluran isyarat dan pengantarmukaan; menjelaskan subsistem

penerimaan isyarat optis yang terdiri atas fotodiode PIN, fotodiode guguran,

serta fototransistor.

3. Menjelaskan sumber - sumber elektroluminesens yang terdiri atas dasar teori

LED, sifat - sifat fisis, watak elektris, data watak serta perancangan kondisi

terburuk; menjelaskan diode laser mengenai konsep bidang semu Fermi,

konsep penguatan optis pada bahan semihantar, diode laser sambungan

��

semacam dan bermacam ganda, struktur laser, watak cahaya arus laser, laser

lapis 20 µm, laser lapis sempit 3 µm, pengaruh suhu pada daerah kerja laser

lapis dan struktur mode pelaseran; menjelaskan teknologi serat optis yang

terdiri atas terori sinar pada serat optis, teori sinar pada serat berteras seragam

serta analisis teori sinar pada serat optis berteras takseragarn; menjelaskan

kabel serat optis yang terdiri atas unjuk-kerja serat optis serta perencanaan

kabel; menjelaskan fotodetektor yang terdiri atas pendeteksian isyarat cahaya

efek fotoelektrik, fotodiode PN/PLN, fotodiode guguran (APD), model untai

fotodiode PIN, model untai diode guguran APD, derau dan isyarat minimum

yang dapat terdeteksi serta peroleh guguran; menjelaskan optoisolator yang

terdiri atas komponen pemancar cahaya, medium optis, fotodiode, tingkat

penguat serta watak parameter optoisolator.

4. Menjelaskan penerapan LED sebagai piranti peraga (antara lain: Grafik Balok

(Bar Graph Display), Indikator Posisi, Peraga Karakter); menjelaskan

penerapan LED dan fotodetektor untuk deteksi asap; menjelaskan penerapan

optoisolator (antara lain dalam bidang elektronika dan pengendalian daya);

menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang telekomunikasi (antara

lain sistem transmisi analog, digital, dan pertimbangan sistem); menjelaskan

penerapan optoelektronika dalam bidang militer, peralatan bergerak,

instrumentasi, robotika dan kedokteran.

5. Mempresentasikan dan mendiskusikan secara kelompok hasil yang diperoleh

dan browsing internet mengenai perkembangan dan implementasi

optoelektronika.

Rencana Kegiatan Pembelajaran Mingguan (RKBM) :

Minggu ke Topik (Pokok Bahasan) Metode Pembelajaran

1. 1. Pendahuluan

1.1 Pengertian Optoelektronika

1.2 Spektrum Operasional

Optoelektronika

1.3 Sejarah Singkat Perkembangan

Elektronika

1.4 Daya Tarik Optoelektronika

• Ceramah

• Menggunakan media

OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

��

2. 2. Bagian – Bagian Sistem

Optoelektronis

2.1 Sistem Optoelektronis

2.2 Subsistem Pemancaran Isyarat

2.2.1 Diode Pancar Cahaya

(LED)

2.2.2 LED Pancar Permukaan

2.2.3 LED Pancar Pinggir

2.2.4 Diode Laser Suntikan

2.2.5 Pemancaran Isyarat

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

3. 2.3 Subsistem Pengolahan Isyarat

2.3.1 Ragam Modulasi

(Pengolahan Isyarat Analog

Dan Digital)

2.3.2 Sistem Penyaluran Isyarat

2.3.3 Pengantarmukaan

(Interfacing)

2.4 Subsistem Penerimaan Isyarat

Optis

2.4.1 Fotodiode PIN

2.4.2 Fotodiode Guguran (APD)

2.4.3 Fototransistor

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

4. 3. Teknologi dan Analisis Fungsi

Komponen Optoelektronika

3.1 Sumber-sumber Elektroluminesens

3.1.1 Dasar Teori LED

3.1.2 Sifat – Sifat Fisis LED

3.1.3 Watak – watak Elektris LED

3.1.4 Data Watak LED

3.1.5 Perancangan Kondisi

Terburuk

• Ceramah

Menggunakan media

OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

5. 3.2 Diode LASER

3.2.1 Umum

3.2.2 Konsep Bidang Semu

Fermi

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

��

3.2.3 Konsep Penguatan Optis

pada Bahan Semihantar

3.2.4 Diode Laser Sambungan

Semacam

3.2.5 Diode Laser Sambungan

Bermacam Ganda

3.2.6 Struktur Laser

3.2.7 Watak Cahaya Arus Laser

3.2.8 Laser Lapis 20 µm

3.2.9 Laser Lapis Sempit 3 µm

3.2.10 Pengasuh Suhu pada

Daerah Kerja Laser Lapis

3.2.11 Struktur Mode Pelaseran

projector LCD

6. 3.3 Teknologi Serat Optis

3.3.1 Teori Sinar pada Serat

Optis

3.3.2 Teori Sinar pada Serat

Berteras Seragam

3.3.3 Analisis Teori Sinar pada

Serat optis Berteras

Takseragam

3.4 Kabel Serat Optis

3.4.1 Penjelasan Umum

3.4.2 Unjuk-Kerja Serat Optis

yang Dituntut

3.4.3 Perencanaan Kabel

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

7. 3.5 Fotodetektor

3.5.1 Umum

3.5.2 Pendeteksian Isyarat

Cahaya Efek Fotoelektrik

3.5.3 Fotodiode Guguran

(Avalanche Potodiode),

APD

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

��

3.6 Optoisolator

3.6.1 Umum

3.6.2 Komponen Pemancar

Cahaya

3.6.3 Medium Optis

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

10. 3.6.4 Fotodiode

3.6.5 Tingkat Penguat

3.6.6 Watak Parameter

Optoisolator

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

11. 4. Penerapan Optoelektronika

4.1 Penerapan LED sebagai piranti

peraga

4.1.1 Peraga Grafik Balok (Bar

Graph Display)

4.1.2 Peraga Indikator Posisi

4.1.3 Peraga Karakter

4.1.4 Peraga dengan Penyinaran

Belakang (Back Lighting)

4.2 Penerapan LED dan Fotodetektor

untuk Deteksi Asap

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

12. 4.3 Penerapan Optoisolator

4.3.1 Penggunaan Optoisolator

dalam Bidang Elektronika

4.3.2 Penerapan Optoisolator

pada Pengendalian Daya

4.4 Penerapan Optoelektronika dalam

Bidang Telekomunikasi

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector LCD

13. 4.5 Penerapan Optoelektronika dalam

Bidang Militer

4.6 Penerapan Optoelektronika pada

Peralatan yang Bergerak

4.7 Penerapan Optoelektronika di

Bidang Instrumentasi, Robotika,

dan Kedokteran

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector

��

14. 5. PERKEMBANGAN DAN

IMPLEMENTASI TEKNIK

OPTOELEKTRONIKA (TUGAS

MANDIRI DAN PRESENTASI

KELOMPOK)

• Ceramah


OHP, papan tulis,

notebook, dan

projector

PENJABARAN RKBM :

1. Kuliah Minggu 1

Menjelaskan pengertian optoelektronika; menjelaskan spektrum operasional

optolektronika; menjelaskan sejarah singkat perkembangan optoelektronika;

menjelaskan daya tarik optoelektronika.

2. Kuliah Minggu 2

Menjelaskan sistem optoelektronis; menjelaskan subsistem pemancaran isyarat

yang terdiri atas diode pancar cahaya (LED), LED pancar permukaan, LED pancar

pinggir, diode laser suntikan dan proser pemancaran isyarat.

3. Kuliah Minggu 3

Menjelaskan subsistem pengolahan isyarat antara lain ragam pengolahan isyarat

analog dan digital, sistem penyaluran isyarat, pengantarmukaan; menjelaskan

subsistem penerimaan isyarat optis yang terdiri atas fotodiode PIN, fotodiode

guguran dan fototransistor.

4. Minggu 4

Menjelaskan sumber-sumber elektroluminesens antara lain dasar teori LED, sifat-

sifat watak-watak listrik, data watak LED serta perancangan kondisi terburuk.

5. Kuliah Minggu 5

Menjelaskan tentang diode laser antara lain konsep bidang semu Fermi, konsep

penguatan optis pada bahan semihantar, diode laser sambungan semacam, diode

laser sambungan bermacam ganda, struktur laser, watak cahaya arus laser, laser

lapis 20 µm, laser lapis sempit 3 µm, pengaruh suhu pada daerah kerja laser lapis

serta struktur mode pelaseran.

6. Kuliah Minggu 6

Menjelaskan teknologi serat optis yang terdiri atas teori sinar pada serat optis, teori

sinar pada serat berteras seragam, analisis teori sinar pada serat optis berteras

takseragam; menjelaskan kabel serat optis antara lain unjuk kerja serat optis dan

perencanaan kabel.

��

7. Kuliah Minggu

Menjelaskan fotodetektor antara lain pendeteksian isyarat cahaya efek fotoelektrik,

fotodiode PN/PIN, fotodiode guguran (APD).

8. Kuliah Minggu 8

Menjelaskan fotodetektor antara lain model untai fotodiode PIN, model untai diode

6 guguran APD, derau dan isyarat minimum yang dapat terdeteksi serta peroleh

guguran.

9. Kuliah Minggu 9

Menjelaskan optoisolator antara lain tentang komponen pemancar cahaya dan

medium optis.

10. Kuliah Minggu 10

Menjelaskan optoisolator yang terdiri atas fotodiode, tingkat penguat dan watak

parameter optoisolator


Menjelaskan penerapan LED sebagai piranti peraga yang terdiri atas peraga grafik

balok, peraga indikator posisi, peraga karakter, peraga dengan penyinaran

belakang; menjelaskan penerapan LED dan fotodetektor untuk deteksi asap.


Menjelaskan penerapan optoisolator yang terdiri atas penggunaan optoisolator

dalam bidang elektronika dan pengendalian daya; menjelaskan penerapan

optoelektronika dalam bidang telekomunikasi yang terdiri atas sistem transmisi

analog, digital dan pertimbangan sistem.


Menjelaskan penerapan optoelektronika dalam bidang militer, peralatan yang

bergerak, bidang instrumentasi, robotika dan kedokteran.


Mempresentasikan dan mendiskusikan secara kelompok hasil yang diperoleh dan

browsing internet mengenai perkembangan dan implementasi teknik

optoelektronika.

EVALUASI :

1. Pemahaman subsistem pemancaran isyarat optis.

2. Pemahaman subsistem pengolahan isyarat optis.

3. Pemahaman subsistem penerimaan isyarat optis

��

4. Pemahaman penerapan LED, optoisolator, dan penerapan di bidang militer,

kedokteran, instrumentasi.

5. Hasil diskusi pertemuan terakhir

BAHAN PUSTAKA :

1. Chuang, S.L., 1995, Physics of Optoelectronics Devices, Wiley-Intescience.

2. Kasap, S.O., 2001, Optoelectronics and Photonics: Principles and Practices,

Prentice Hall.

Documents

RPKPS