EDFA ERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIER Presented By Nugraha

EDFA (ERBIUM DOPED FIBER AMPLIFIER) Presented By: Nugraha Septiana P. Faishol Shavalas C. R. I Made Santanu W. 1

OUTLINE • Dasar komunikasi optik serta alasan perlunya amplifier • Pengertian serta cara kerja EDFA • Prinsip serta gain pada EDFA 2

LINK KOMUNIKASI OPTIK LINK SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK ADALAH SUATU JARINGAN TRANSMISI DENGAN MENGGUNAKAN SERAT OPTIK SEBAGAI MEDIA TRANSMISI DAN OPTIK (CAHAYA) SEBAGAI SINYAL PEMBAWA (CARRIER) INFORMASI. 3

LINK SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK 1. TRANSMITER (TX) ADALAH ALAT YANG BERFUNGSI UNTUK MENGIRIM SINYAL INFORMASI PADA SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK. HAL-HAL YANG CUKUP PENTING MENJADI SUATU PERTIMBANGAN PEMILIHAN SUATU TX YAITU PANJANG GELOMBANG, LEBAR SPEKTRAL, DAYA MAKSIMUM DAN RISE TIME. JENIS TRANSMITER PADA SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK ADA DUA MACAM YAITU LED (LIGHT EMITTING DIODE) DAN LASER (LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION). 2. RECEIVER ADALAH ALAT YANG BERFUNGSI UNTUK MENERIMA SINYAL INFORMASI YANG TELAH DIKIRIM OLEH TX PADA SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK. PADA RECEIVER TERDAPAT DAYA TERIMA ATAU SENSITIVITAS PENERIMA SESUAI DENGAN JENIS RECEIVER YANG DIPAKAI DAN RISE TIME. JENIS RECEIVER PADA SISTEM 4 KOMUNIKASI SERAT OPTIK ADA 2 MACAM YAITU APD (AVALANCHE PHOTO DIODE) DAN PIN (POSITIVE INTERESTED NEGATIVE).

3. SERAT OPTIK: ADALAH MEDIA TRANSMISI YANG DIPAKAI PADA SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK. JENIS SERAT OPTIK ADA 2 YAITU SINGLEMODE DAN MULTIMODE DENGAN PANJANG GELOMBANG TERTENTU. . HAL-HAL YANG CUKUP PENTING MENJADI SUATU PERTIMBANGAN PEMILIHAN SUATU SERAT OPTIK YAITU PANJANG GELOMBANG, DISPERSI MATERIAL, DAN REDAMAN. 4. REDAMAN ADALAH RUGI-RUGI YANG TERJADI PADA SUATU LINK KOMUNIKASI SERAT OPTIK. REDAMAN PADA LINK KOMUNIKASI SERAT OPTIK DAPAT BERASAL DARI REDAMAN KONEKTOR, COUPLER, REDAMAN SPLICE, BENDING DAN REDAMAN DARI SERAT ITU SENDIRI. 5. REPEATER ADALAH ALAT YANG BERFUNGSI UNTUK MEREGENERASI SINYAL INFORMASI MENJADI SINYAL INFORMASI SEPERTI SEMULA AGAR SINYAL INFORMASI 5 DAPAT DITERIMA DI RECEIVER DENGAN DAYA LEBIH BESAR DARI SENSITIVITASNYA. UNTUK MENYATAKAN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK ITU LAYAK ATAU TIDAK, MAKA MINIMAL HARUS ADA 2 ANALISA YANG HARUS DIPERHATIKAN YAITU POWER LINK BUDGET UNTUK ANALISA DAYA YANG BAIK PADA LINK KOMUNIKASI SERAT

APA ITU EDFA ? EDFA didefinisikan sebagai suatu penguat optik dengan serat optik yang terdoping oleh ion-ion Er 3+ dan penguatan diperoleh berdasarkan proses emisi terangsang. Serat optik terdoping Erbium merupakan suatu proses pengotoran serat optik yang terbentuk dari unsur-unsur dengan atom-atom murni oleh atom-atom unsur Erbium sehingga bahan yang dihasilkan disebut bahan intrinsik. Bahan intrinsik adalah suatu bahan yang tidak murni karena telah disisipi oleh atom-atom unsur lain. Proses ini disebut doping atau pengotoran. Proses pengotoran tersebut dijelaskan sebagai berikut. Atom Si mempunyai empat elektron valensi pada kulit atom terluar. Atom Er merupakan atom trivalen yang memiliki tiga elektron pada kulit terluarnya. Jika atom-atom Si disisipi oleh atom-atom Er yang berfungsi sebagai akseptor maka masing-masing atom tersebut hanya akan membentuk tiga ikatan kovalen dengan tiga elektron valensi dari atom Si intrinsik yang terdekat dengannya. Elektron valensi dari atom Si keempat yang terdekat dengan atom trivalen tidak membentuk ikatan kovalen. Erbium terdiri dari atom-atom akseptor dimana hal ini akan menyebabkan pada atom-atom Si akan terdapat hole yang berfungsi sebagai pembawa muatan mayoritas. Dengan demikian setiap pita valensi atom trivalen hanya terdapat tujuh elektron valensi setelah mengalami pengotoran 6

KOMPONEN EDFA a. Sumber Pemompa. Sumber cahaya yang mengaktifkan Erbium Dopped Fiber untuk menghasilkan penguatan optik dan sumber pemompa berupa dioda laser semikonduktor dengan panjang gelombang 980 nm dan 1480 nm. b. Coupler. Suatu perangkat kopling yang dirancang untuk melewatkan energi dari panjang gelombang sinyal optik yang akan diperkuat dengan panjang gelombang pemompa yang dihasilkan oleh sumber pemompa. c. Isolator. Digunakan untuk mencegah agar tidak terjadi refleksi sinyal optik. d. Erbium Dopped Fiber (EDF). Serat aktif EDF merupakan komponen utama penguat optik tempat terjadinya penguatan sinyal optik. Stuktur serat terdoping Ebium EDF pada prinsipnya sama dengan serat optik biasa tetapi pada inti seratnya didoping suatu zat tambahan yaitu ion erbium (Er 3+), yang disebut zat pendoping. Zat pendoping 7 berasal dari unsur-unsur rare-earth atau unsur-unsur lantanida.

CARA KERJA 8

POWER LINK BUDGET Link power budget (LPB) dihitung sebagai syarat agar link yang kita rancang dayanya melebihi batas ambang dari daya yang dibutuhkan. LPB dapat didefinisikan sebagai total redaman link optik yang di ijinkan sepanjang sumber hingga di titik penerima yang didapat dari redaman kabel, redaman konektor, redaman penyambungan, serta margin system. RISE TIME BUDGET Rise time budget merupakan metode untuk menentukan batasan dispersi suatu link serat optik. 9

POWER LINK BUDGET Untuk menghitung Link power budget dapat dihitung dengan rumus total redaman sebagai berikut: Sedangkan untuk mencari nilai daya yang diterima di photodetector atau disisi pelanggan dapat dihitung dengan persamaan: = ������ − ���� = ��. ������ +������ + ���� Keterangan : • • α tot = Redaman Total sistem (d. B) L = Panjang serat optik ( Km) α c = Redaman Konektor (d. B/buah) α s = Redaman sambungan ( d. B/sambungan) α serat = Redaman serat optik ( d. B/ Km) Ns = Jumlah sambungan Nc = Jumlah konektor Sp = Redaman Splitter (d. B) Keterangan : ���� = Redaman total sistem (d. B) ������ = Daya terima, sensitivitas penerima (d. Bm) ������ = Daya kirim (d. Bm) Adapun dikenal redudancy atau margin system. Bentuk persamaan untukperhitungan margin daya adalah sebagai berikut : �� = (���� − ���� ) − ���� Keterangan : Pt = Daya keluaran sumber optik ( d. Bm) Pr = Sensitivitas daya maksimum detektor ( d. Bm) SM = Safety margin, berkisar 6 -8 d. B α tot = Redaman Total sistem (d. B) 10

RISE TIME BUDGET tsystem = √(ttx² + tintramodal² + tintermodal² + trx²) • Keterangan : • ttx = Rise time transmitter (ns) • trx = Rise time receiver (ns) • tintermodal = 0 (untuk single mode) • tintramodal = tmaterial + twaveguide • tmaterial = Δσ x L x Dm • Δσ = Lebar Spektral (nm) L = Panjang serat optik (Km) Dm = Dispersi Material (ps/nm. Km) N 2 = Indeks bias selubung c = kecepatan rambat cahaya 3 x 10^8 m/s v = √ 2�� /λ. . �� (2Δ��). �� 1 m/s a = Jari-jari inti (m) n 1 = indeks bias inti n 2 = indeks bias selubung twaveguide = tw= ���� [�� 2+ �� 2. ������)] Δ. ( 11

PRINSIP EDFA Upper Level Metastable Level Ground Level 12

PRINSIP EDFA PENURUNAN LEVEL (TRANSISION) DARI UPPER LEVEL KE METASTABLE ATAU GROUND LEVEL DISEBABKAN OLEH : • Amplified Spontaneous Emission • Stimulated Emission ASE terjadi akibat dari penguatan beruntun atau emisi spontan pada level noise. Terjadi selama waktu konstan (10 ms) ketika level energi berada pada metastable level Erbium tidak hanya menguatkan sinyal input, tapi juga level noisenya. 13

GAIN • Gain amplifier merupakan rasio dari daya sinyal keluaran dengan daya sinyal masukan • Gain EDFA bergantung pada daya pompa dan panjang gelombang pompa 14

GAIN HAL-HAL YANG MEMPENGARUHI GAIN AMPLIFIER 15

GAIN SATURATION Karena jumlah dopant ion terbatas, menaikkan daya pompa sampai pada titik semua dopant berada pada upper level, tidak akan memberikan penguatan lebih lanjut. Hal ini disebut gain saturation 16

NOISE FIGURE • Digunakan untuk mengukur kualitas dari suatu penguatan • Didefinisikan sebagai hasil bagi dari SNR masukan dengan SNR keluaran 17

DAFTAR PUSTAKA • Keiser, G. Optical Fiber Communications (3 rd Ed. ). Singapore: Mc Graw Hill. 2000. • Modul Praktikum Lab SKO • Hambali, A. (26 Mei 2014). Http: //Ahambali. Staff. Telkomuniversity. Ac. Id/. • Retrieved From Http: //Ahambali. Staff. Telkomuniversity. Ac. Id/2014/05/ • https: //www. hft. tu-berlin. de/fileadmin/fg 154/ONT/Skript/ENGVer/EDFA. pdf • http: //nptel. ac. in/courses/117101054/downloads/lect 15. pdf 18

SEKIAN & TERIMA KASIH 19