Modulator Eksternal
Modulator
eksternal yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah elektro-optik
yang memanfaatkan interaksi sinyal elektrik dengan media interaksi.
Interaksi yang terjadi pada elektro-optik ini adalah terjadinya
perubahan indek bias media interaksi akibat pengaruh medan elektrik yang
diberikan kepada media interaksi tersebut. Jika medan elektrik
diberikan kepada media interaksi optik maka distribusi elektron pada
media interaksi akan terdistorsi dan terpolarisasi sehingga menyebabkan
indeks bias media interaksi berubah secara isotropik sehingga akan
mengubah karakteristik pandu gelombang optik atau karakteristik media
interaksi. Dengan berubahnya karakteristik tersebut maka mode perambatan
berkas akan berubah baik berupa perubahan fasa ataupun panjang
gelombang. Pengaruh medan elektrik pada perubahan indeks bias media
interaksi menghasilkan dua macam interaksi elektro-optik yaitu : Efek
Pockels yang merupakan efek linier elektro-optik pada media interaksi
zat padat. Efek Kerr yang merupakan efek kuadrat elektro-optik pada
media interaksi yang umumnya berupa zat cair.
Mach Zehnder
Mach
Zehnder merupakan jenis modulator eksternal elektro-optik yang
digunakan dalam Tugas Akhir ini, bekerja mempengaruhi berkas cahaya yang
melintas dengan menggunakan medan elektromagnetik tertentu yang
dihasilkan oleh pulsa-pulsa listrik. Atau dengan kata lain modulator ini
bekerja berdasarkan prinsip perpaduan (interfering) dua berkas cahaya
koheren yang menghasilkan pola garis-garis cahaya (fringe) sesuai dengan
besarnya beda fasa antara dua berkas cahaya tadi. Gambar 2.2 adalah
skema dasar Interferometer Mach Zehnder. Pada gambar tersebut nampak
jelas cara kerja alat jika dilihat dari arah rambatan cahayanya
Keterangan :
S sumber berkas
P titik fokus lensa L2
W1,W2,W3 muka gelombang optik
L1 dan L2 lensa kolimator
D1 dan D2 media semi pantul
M1 dan M2 cermin pemantul
Perbedaan
fasa yang terjadi bisa disebabkan dua hal, yaitu perbedaan fasa karena
pemantulan atau perbedaan karena lintasan. Pada kasus ini perbedaan fasa
yang ditimbulkan disebabkan karena perbedaan lintasan yang ditempuh
kedua berkas sinar. Perbedaan fasa akibat pantulan tidak terjadi di
sini, karena terjadinya pantulan pada masing-masing berkas sinar sama,
yaitu tiap berkas sama-sama mengalami dua kali pemantulan. Beda fasa
antara dua berkas cahaya pada titik P dapat dinyatakan dalam persamaan
dimana :
h adalah selisih jarak antara dua berkas cahaya dalam interferometer.
n adalah indeks bias medium perambatan optik.
Pada titik P, tempat bertemunya dua berkas cahaya tadi, akan terjadi pola dengan titik pusat (fringe) terang jika :
dan fringe gelap jika :
Dari
persamaan diatas , pola interferensi muncul akibat perbedaan lintasan
antara dua berkas cahaya yang masuk dalam interferometer sehingga
menimbulkan perbedaan fasa antara kedua berkas tersebut. Jika tidak ada
perbedaan lintasan antara kedua berkas, maka tidak akan timbul
interferensi karena tidak ada beda fasa antara kedua berkas sehingga
keduanya akan menyatu kembali dengan sempurna. Perbedaan lintasan ini
muncul karena kedua berkas tiba pada titik yang berbeda pada L2 sehingga
keduanya mencapai titik fokus lensa L2 yaitu P dengan menempuh jarak
lintasan yang berbeda pula.Karena pola interferensi yang muncul
tergantung pada parameter n dan parameter h, maka persamaan di atas
dapat diturunkan berdasarkan kedua parameter tersebut. Bila diturunkan
rumus beda fasa di atas, maka akan diperoleh :
rumus beda fasa 2
Dari
penurunan persamaan di atas, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan
beda fasa (a)terlihat bahwa perubahan fasa tergantung pada perubahan
indeks bias n dan perubahan jarak h akibat pergeseran posisi keempat
komponen optik yaitu L1, L2, M1, M2. Perubahan fasa tersebut berbanding
lurus dengan perubahan kedua parameter tadi. Selain itu, muncul
konstanta yang membuat beda fasa tidak menjadi nol bila tidak ada
perubahan indeks bias atau perubahan jarak lintasan. Sedangkan pada
persamaan beda fasa b menunjukkan pengaruh jarak dalam perubahan fasa
dan persamaan beda fasa c menunjukkan hal serupa untuk indeks bias
medium perambatan. Berdasarkan gambar model prisma di atas, redaman yang
dialami berkas cahaya pada interferometer Mach Zehnder terjadi saat
melewati medium udara, media semi pantul (D1 dan D2), lensa kolimator
(L1 dan L2). Berkas diserap udara dan lensa-lensa tersebut kemudian
berubah menjadi bentuk lain baik berupa panas maupun hamburan berkas.
Timbulnya redaman tersebut tak dapat diperkirakan besarnya tergantung
karakteristik lensa-lensa dan juga medium udara di sekitar
interferometer.
Format Awal Modulasi Sistem Optik
Untuk
waktu yang lama, non-return-to-zero on-off-keying (NRZ-OOK) mendominasi
format modulasi yang digunakan dalam sistem komunikasi serat optik.
Format modulasi NRZ-OOK ini hanya akan disebut OOK. Alasan–alasan yang
mungkin mendasari penggunaan OOK pada awal aplikasi serat optik sebagai
sistem komunikasi: pertama, OOK ini hanya membutuhkan bandwidth elektrik
yang relatif kecil untuk transmitter dan receiver (dibandingkan dengan
RZ- OOK); yang kedua, OOK tidak sensitif terhadap noise fasa laser
(dibandingkan Phase Shif Keying); dan yang terakhir OOK memiliki
konfigurasi yang sederhana pada transmitter maupun receiver. Pada
beberapa tahun terakhir, sebagaimana komunikasi serat optik yang
mengalami kemajuan dalam hal datarates yang semakin tinggi, DWDM dan
komunikasi jarak jauh dengan amplifier optik, modulasi OOK akan menjadi
referensi yang baik sebagai pembanding.
Blok
diagram transmitter NRZ diperlihatkan dalam gambar dibawah ini , dimana
sinyal elektrik dimodulasi dengan sebuah modulator intensitas
eksternal. Modulator intensitas ini bisa berupa jenis Mach-Zehnder atau
jenis electro-absorbtion, yang mengubah sinyal elektrik OOK dengan data
rate Rb menjadi suatu sinyal optik OOK pada data rate yang sama. Lebar
pulsa optik pada sebuah pulsa ”1” yang terisolasi (antara bit-bit ”0”)
sama dengan kebalikan dari data rate (1/ Rb). Untuk mendeteksi suatu
sinyal optik NRZ, digunakan sebuah fotodiode yang sederhana pada
receiver, yang akan mengubah daya optik sinyal menjadi arus listrik.
Disebut juga direct detection (DD).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar