Modul 1 Optik Nonlinier membahas konsep dasar optik nonlinier, material optik nonlinier, second harmonic generation, third harmonic generation, dan aplikasi bahan SHG dan THG untuk perangkat fotonik."

1. MODUL 1
OPTIK NONLINIER
TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari modul ini diharapkan mahasiswa dapat:
1. Menjelaskan konsep dasar optik nonlinier
2. Menjelaskan Material Optik Nonlinier
3. Menjelaskan Second Harmonic Generation (SHG), Bahan dan teknik
pengukuran SHG,
4. Menjelaskan Third Harmonic Generation (THG),
Bahan dan teknik
pengukuran THG,
5. Menjelaskan Aplikasi bahan SHG dan THG untuk piranti-piranti fotonik.
PENDAHULUAN
Abad 20 dikenal sebagai abad elektronik dimana dimensi teknologi sangat
tergantung pada elektron, namun kejayaan teknologi elektronik diperkirakan akan
digeser oleh teknologi fotonik (cahaya), dimensi yang jauh lebih kecil daripada
elektron. Teknologi optoelektronik dan fotonik membutuhkan bahan yang
memiliki kromofor dan sifat optik dengan respon optik nonlinear atau Nonlinear
Optics (NLO) yang ditingkatkan.
Bahan tersebut secara luas sedang diteliti terutama dalam sains bahan.
Pengaruh NLO merupakan hal yang paling penting untuk pemrosesan, transmisi
dan penyimpanan data optik, untuk pemrosesan gambar dan video supercepat,
1

2. serta pembuatan sistem yang membutuhkan bahan berkualitas tinggi pada bidang
komunikasi dan komputasi.
Optik nonlinear adalah cabang dari optik yang menjelaskan sifat-sifat
cahaya pada media nonlinear, yakni yang memiliki respon polarisasi P, non linear
terhadap medan elektrik E cahaya. Senyawa optik nonlinear erat kaitannya dengan
senyawa yang berkromofor dan fotokimia. Untuk mendapatkan senyawa NLO
bernilai tinggi, maka kromofor harus memiliki momen dwikutub transisi besar,
memiliki perbedaan momen dwikutub besar antara keadaan tereksitasi dengan
keadaan dasar, sehingga memperkenankan keadaan tereksitasi dengan sifat
transfer muatan tinggi, tidak mempunyai pusat simetri, memiliki perbedaan energi
yang kecil antara keadaan dasar dan keadaan tereksitasi, memiliki sifat transparan
dalam ambang batas emisi tertentu, mempunyai stabilitas foton dan termal yang
tinggi dan bersistem elektron π yang terkonjugasi secara push-pull .
2

3. Optik Nonlinier
Optik nonlinier adalah ilmu pengetahuan modern terbaru dengan
fenomena fisika yang terjadi akibat medan yang ditimbulkan laser. Teknologi ini
dinamakan teknologi fotonik sebagai pengganti teknologi elektronik untuk
memperoleh, meyimpan, menyiapkan, mengirim, dan memproses informasi.
Konsep komputer optik, proses sinyal optik dan image analisis sedang
dikembangkan dengan menggunakan proses optik nonlinier sebagai konversi
frekuensi, modulasi cahaya, optikal switching, optical logic, penyimpan memori
optik dan optical limiter function.
Sifat optik nonlinier suatu bahan diungkapkan mealui hubungan antara
polarisasi listrik terinduksi dalam bahan dengan medan listrik cahaya yang
melalui bahan tersebut. Sifat optik nonlinier suatu bahan akan nampak jika
intensitas cahaya yang melalui bahan cukup tinggi. Sifat nonlinieritas bahan
tersebut diungkapkan dengan suseptibilitas nonlinier (X(n)) dengan n = 2 dan 3
masing-masing untuk suseptibilitas non linier orde kedua dan ketiga berturutturut.
Untuk beberapa aplikasi optik nonlinier yaitu second harmonic generation
(SHG), image analisis high density data storage, elektro/optik spatial light
modulation dapat direalisasikan dalam waktu dekat. Sedangkan untuk third
harmonic generation (THG), all-optikal switching sangat berguna bagi optikal
informasi prosesing dan aplikais dalam telekomunikasi di masa depan.
Keuntungan terbesar dalam menggunakan all-optical proses adalah pnguatan
kecepatan yang mencapai subpicosecond. Secara garis besar, device optik
nonlinier dapat dilihat dalam tabel di bawah.
3

4. Nonlinier Optical Devices
Second order (X(2))
Third Order (X(3))
Buik
Guide Wave
Crystal for frequency doubling and
Spatial light
parametric proses
modultors
Waveguiden SHG
Electro optic
modulators
Bulk
etalon
Guided wave
Optical bistability in a
nonlinear pabry-fesol
conjugation
Parallel
n
processing
Gambar 1. Devais Optik Nonlinear
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?v=s3OsaCDqS5E
4
Al-optical
Direction
modulator
Phase
coupler

5. Material Optik Nonlinier
Material-material optik nonlinier yang dipakai saat ini dalam fabrikasi
devais-devais fotonik pasif dan aktif adalah kristal-kristal anorganik yang
bersifat feroelektrik misalnya kristal kalium dideterium pospat (KDP) untuk
pengganda frekuensi laser, kristal litium neobat (LiNbO3) untuk aplikasi
konjugasi fasa. Meskipun teknologi penumbuhan kristal untuk materialmaterial ini berkembang jauh dan optik nonlinieritasnya cukup untuk
kebanyakan aplikasi fotonik, namun material-material ini mempunyai
kelakuan yang tak menguntungkan; misalnya harus dalam bentuk kristal
tunggal.
Hal lain yang lebih sulit diatasi adalah bahwa kristal-kristal itu dalam
optical switching masih terlalu lambat. Keterbatasan-keterbatasan ini
memaksa orang untuk mencari material baru yang tepat dalam aplikasinya.
Material-material organik merupakan kandidat bagi optik nonlinier
karena beberapa alasan:
1. Waktu respon sangat cepat
2. Suseptibilitas off-resonance sama atau lebih besar daripada kristal
organik.
3. Mudah difabrikasi
4. Mudah diintergrasikan di dalam devais
5. Ambang kerusakannya terhadap laser cukup tinggi
6. Harganya relatif lebih murah
Sumber Internet :
http://elektroindonesia.com/elektro/inst24.html
5

6. Efek Elektro Optik
Efek elektro-optik adalah perubahan dalam sifat bahan sebagai
tanggapan medan listrik yang bervariasi lambat dibandingkan dengan
frekuensi cahaya. Istilah ini mencakup sejumlah fenomena yang berbeda yang
dapat dibagi lagi menjadi:
A. Perubahan Penyerapan
1. Electroabsoption : perubahan umum penyerapan kontanta.
2. Keldysh Franz-efek: perubahan dalam penyerapan ditampilkan dalam
semikonduktor.
3. Quantum-confined efek Stark: perubahan dalam penyerapan di beberapa
sumur kuntum semikonduktor.
4. Efek elektro-chromatik: pembentukan band serapan pada beberapa
panjang gelombang yang menimbulkan perubahan warna.
B. Perubahan Indeks Bias
1. Pockels efek (atau efek elektro-optik linier): perubahan indeks
bias
berbanding lurus dengan medan listrik. Hanya padatan kristal tertentu
menunjukkan efek pockels karena memerlukan kurangnya simetri inversi.
2. Efek Kerr (atau efek elektro-optik kuadrat, QEO efek): perubahan indeks
bias sebanding dengan kuadrat dari medan listrik. Semua bahan
menampilkan efek Kerr dengan besaran bervariasi, tetapi umunya jauh
lebih lemah dari efek pockels.
3. Elektro-gyration: perubahan aktivitas optik.
Perubahan dalam penyerapan dapat memiliki efek yang kuat pada
indeks bias untuk panjang gelombang dekat tepi penyerapan, karena
hubungan Kremmer-Kronik.
6

7. Menggunakan
definisi
kurang
ketat
efek
elektro-optik
memungkinkan juga medan listrik osilasi pada frekuensi optik, orang juga
bisa termasuk penyerapan nonlinier (penyerapan tergantung pada intesitas
cahaya) untuk kategori a) dan efek Kerr optik (indeks bias tergantung pada
cahaya intensitas) untuk kategori b). Dikombinasikan dengan photoeffect dan
fotokonduktivitas, efek elektro-optik menimbulkan efek photorefractive.
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?v=5gITg_TRte0
Modulasi
Modulasi adalah proses perubahan (varying) suatu gelombang
periodik sehingga menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi
atau suatu proses penumpangan sinyal-sinyal informasi ke dalam sinyal
pembawa (carrier), sehingga dapat ditransmisikan ke tujuan. Dengan proses
modulasi, suatu informasi (biasanya berfrekuensi rendah) bisa dimasukkan ke
dalam suatu gelombang pembawa, biasanya berupa gelombamng sinyal
berfrekuensi tinggi. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang
sinusoida yaitu: amplitudo, fase,dan frekuensi. Ketiga parameter tersebut
dapat dimodifikasikan sesuai dengan sinyal informasi (berfrekuensi rendah)
untuk membentuk sinyal yang termodulasi.
Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut modulator,
sedangkan peralatan untuk memperoleh informasi awal (kebalikan dari proses
modulasi) disebut demodulator dan peralatan yang melaksanakan kedua
proses tersebut disebut modem.
7

8. Informasi yang dikirim bisa berupa data analog maupun digital
sehingga terdapat dua jenis modulasi yaitu:
1. Modulasi analog
2. Modulasi digital
1.
Modulasi Analog
Dalam modulasi analog, proses modulasi merupakan respon atas
informasi sinyal analog. Teknin umum yang dipakai dalam modulasi analog:
Modulasi berdasarkan sudut
o Modulasi fase (Phase Modulation-PM)
o Modulasi frekuensi (frequncy modulation-FM)
Modulasi amplitudo (amplitudo modulation)
o Double-sideband modulation with unsuppresed carrier (Use on radio
AM band)
o Double-sideband suppresed-carrier transmition (DSB-SC)
o Double-sideband reduced carrier transmition (DSB-RC)
o Single-sideband modulation (SSB or SSB-AM), very similar to singlesideband suppresed carrier modulation (SSB-SC)
o Vestigial-sideband modulation (VSB or VSB-AM)
o Quadrature amplitudo modulation (QAM)
2.
Modulasi Digital
Dalam modulasi digital, suatu sinyal analog dimodulasi berdasarkan aliran
data digital. Perubahan sinyal pembawa dipilih dari jumlah pembatas simbol
alternatif. Teknik yang umum dipakai adalah:
8

9. Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan
fase
Frequency Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan frekuensi
Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas
amplitudo
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?v=3ZMPcPR7W3Q
http://www.youtube.com/watch?v=RISVHAzHO7s
http://www.youtube.com/watch?v=ens-sChK1F0
http://www.youtube.com/watch?v=iTX9AIpo0j8
Modulasi Optik
Pada teori modern, diketahui cahaya merupakan gelombang yang
dapat memiliki sifat-sifat seperti pembiasan, pemantulan, interferensi,
difraksi, dan polarisasi. Perambatan cahaya dapat dianalisis secara mendetail
meggunakan teori gelombang elektromagnetik. Teori ini untuk menjelaskan
cahaya dalam frekuensi, panjang gelombang, dan fasa. Teori yang
berkembang berhubungan dengan cahaya adalah teori kuantum cahaya atau
disebut juga teori foton. Teori ini memandang cahaya sebagai perambatan
paket energi yang disebut foton. Energi yang dikandung dalam tiap foton
dihubungkan dari frekuensi dari cahaya adalah:
Ep = h.f
9
(1)

10. Dimana: Ep adalah energi foton (joule)
h adalah konstanta plank (6,626 x 10-34 Joule/sekon)
f adalah frekuensi (Hz)
Teori foton ini digunakan dalam analisis dan menjelaskan tentang
pembangkitan dan deteksi cahaya. Hal ini sangat membantu dalam
menggambarkan tranformasi cahaya ke dalam arus elektron (elektrik) dan
sebaliknya.
Modulasi optik atau modulasi cahaya adalah teknik modulais yang
menggunakan berkas cahaya berupa pulsa-pulsa cahaya sebagai sinyal
pembawa informasi. Berkas cahaya yang digunakan disini adalah berkas
cahaya yang dihasilkan oleh suatu sumber cahaya (laser atau LED).
Dibandingkan dengan modulasi konvensional, modulasi cahaya memiliki
keunggulan dalam hal ketahan terhadap derau yang sangat tinggi, karena
sinyal tidak dipengaruhi medan elektromagnetik. Disamping itu, sistem ini
memungkinkan adanya bitrate sehingga mencapai ratusan gigabit per detik.
Dalam modulasi optik, sinyal dapat dimodulasikan amplitudonya yang
dikenal dengan modulasi intensitas (intensity modulation) berupa Amplitudo
Shift Keying (ASK)/ on-off keying (OOK). Selain itu, berkas cahaya dapat
juga dimodulasi frekuensinya atau lebih tepat modulasi panjang gelombang
(wavelength modulation). Dan yang ketiga adalah dimodulasi fasanya (Phasa
modulation).
I. Teknik Modulasi Optik
Dalam modulasi optik koheren, sinyal cahaya yang dimodulasikan dapat
direpresentasikan dalam bentuk rumus besaran elektrik. Adapun rumus dasar
besaran tersebut dapat didefinisikan:
Es = As cos [ωs t + ϕ s (t)]
(2)
10

11. Dimana:
Es adalah nilai sesaat besaran sinyal optik
As adalah amplitudo sinyal optik
ωs adalah sinyal optik atau pembawa
ϕ s fasa sinyal optik
Dari persamaan dasar di atas, dapat diturunkahn tiga macam teknik optik:
1. Amplitudo Shifk keying (ASK) atau disebut juga On-Off Keying (OOK)
yang memodulasi sinyal optik dengan perubahan amplitudo antara “0” dan
“1” sementara frekuensi konstan dan tidak ada lompatan fasa.
2. Frequency Shift keying (FSK) yang memodulasi sinyal optik dengan
perubahan frekuensi w1 (omega 1) dan w2 (omega 2) dan mewakili sinyal
biner, sementara amplitudo konstan dan tak terjadi lompatan fasa.
3. Phase shift keying (PSK) yang memodulasi sinyal optik berdasarkan
perubahan fasa menurut gelombang sinus.
Φ1 = β sin ω t
(3)
Dimana β adalah indeks modulasi dan ω adalah frekuensi modulasi.
II. Format Awal Modulasi Sistem Optik
Untuk waktu yang lama, non-return-to-zero on-off-keying (NRZOOK) mendominasi format modulasi yang digunakan dalam sistem
komunikasi serat optik. Format modulasi NRZ-OOK ini hanya akan disebut
OOK. alasan-alasan yang mungkin mendasari penggunakan OOK pada awal
aplikasi serat optik sebagai sistem komunikasi:pertama, OOK ini hanya
membutuhkan bandwidth elektrik yang relatif kecil untuk transmiter resiver
(dibandingkan dengan RZ-OOK); yang kedua, OOK tidak sensitif terhadap
noise fasa laser (dibandingkan phase shift keying); dan terakhir OOK
memiliki konfigurasi yang sederhana pada transmiter maupun resiver. Pada
11

12. bebarapa tahun terakhir sebagaimana komunikasi serat optik yang mengalami
kemajuan dalam hal ini data rates 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 di bawah
ini, dimana sinyal elektrik dimodulasi dengan sebuah modulator intensitas
eksternal. Modulator intensitas ini bisa berupa jenis Mach-Zehnder atau jenis
elektro-absoption yang mengubah sinyal elektrik OOK dengan data rate RB
menjadi suatu sinyal optik OOK pada data rate yang sama. Lebah 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 foto dioda yang sederhana pada resiver, yang akan
mengubah daya optik sinyal menjadi arus listrik. Disebut juga direct detection
(DD).
Gambar 2 : Blok diagram transmitter NRZ
Sumber Internet :
12

13. Modulator Optik
Modulator optik berfungsi memodulasi cahaya dengan cara
mengubah-ubah amplitudo frekuensi, fasa, atau intensitas cahaya sehingga
mampu membawa sinyal info. Berdasarkan tempat terjadinya modulasi, ada
dua macam modulasi optik, sehingga dengan sendirinya ada dua macam
modulator, yaitu modulator internal (internal modulator) dan modulator
eksternal
(external modulator). Modulator intenal memodulasi cahaya di
dalam perangkat sumber cahayanya, sedangkan modulator external
memodulasi cahaya di luar perangkat cahaya. Berdasarkan interaksi antara
sinyal masukan dengan media interaksi optik, maka terdapat tiga jenis
modulator ekstern yaitu elektro-optik, magneto-optik, dan acousto-optik.
Klasifikasi Modulator Optik
Menurut sifat bahan yang digunakan untuk memodulasi sinar,
modulator dibagi menjadi dua kelompok: modulator serap dan modulator bias.
Koefisien penyerapan bahan modulator dapat diamnipulasi oleh efek FranzKeldyish,Quantum-confinent stark, exitonic penyerapan atau perubahan
konsentrasi carrier bebas. Biasanya, jika beberapa efek tersebut muncul
bersama-sama, modulator disebut modulator elektro absoptive.
Modulator bias paling sering menggunakan efek elektro opik,
modulator lain dibuat dengan efek acousto atau efek magneto-optik atau
mengambil keuntungan dari perubahan polarisasi dalam kristal cair.
Modulator bias diberi nama berdasarkan efek yang terjadi pada modulator,
contohnya: modulator elektrik-optik, modulator acousto-optik, dan lain-lain.
Pengaruh operasi modulator bias adalah perubahan fase dari sinar. Ini dapat
dikonversi menjadi amplitudo interferometer atau couplers terarah.
13

14. 1. Modulator Internal (Sumber cahaya)
Ada dua sumber cahaya yang dikenal dalam komunikasi optik:
light emitting dioda (LED) dan illuminating laser dioda (ILD) yang sering
disebut laser. Perbandingan karakteristik LED dan laser:
A. Light Emitting Dioda (LED):
1. Daya optik keluaran rendah
2. Penguatan cahaya tidak ada
3. Stabil terhadap suhu
4. Disipasi panas kecil
5. Arus pacu kecil
6. Life time lebih sedikit
7. Tidak compatible dengan fiber optik single mode sehingga tidak
cocok untuk komunikasi jarak jauh (long haul)
B. Light Amplication by Stimulation Emission of Radiation (LASER)
1. Daya optik keluaran besar
2. Terdapat penguatan cahaya
3. Kurang stabil terhadap suhu
4. Disipasi panas besar
5. Arus pacu besar
6. Lifetime lebih lama
7. Kompatible dengan fiber optik jenis single mode sehingga sangat
cocok digunakan untuk komunikasi jarak jauh.
Dari perbandingan karakteristik di atas, maka diperoleh laser
mempunyai kriteria yang lebih baik dan lebih cocok uttuk sistem yang
digunakan daripada LED sebagai sumber cahaya.
14

15. 1. Modulator Eksternal
A. Modulator Elektro-Optik
Modulator eksternal elektro optik adalah modulator yang
memanfaatkan interaksi sinyal elektrik dengan media interaksi. Interaksi yang
terjadi pada elektro optik ini adalah terjadinya perubahan indeks bias media
interaksi akibat pengaruh medan elektrik yang diberikan kepada media
interaksi terssebut. 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 perubahnya 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.
a. Modulator Mach Zehnder
Mach zehnder merupakan jenis modulator eksternal elektro optik,
modulator ini bekerja mempengaruhi berkas cahaya yang melintas dengan
meggunakan medan elektro magnetik tertentu yang dihasilkan oleh pulsapulsa 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 di bawah adalah skema
dasar interferometer mach zehnder. Pada gambar tersebut nampak jelas
cara kerja alat jika dilihat dari arah rambatan cahayanya.
15

16. Gambar 3 : Interferometer Mach Zehnder
Keterangan;
S: sumber berkas
P: titik fokus lensa L2
W1,W2,W3:muka gelombang optik
L1 dan L2: lensa kolimator
D1 dan D2: media semipantul
M1 dan M2: cermin pantul
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 disini, karena terjadinya pantulan pada masingmasing 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 :
(4)
16

17. Dimana :
h adalah selisih dua berkas cahaya dalam interferometer
n adalah indeks bias medium perambatan optik
Pada titik P, tempat bertemunya dua berkas cahaya tadi, akan
terjadi poal dengan titik pusat (fringe) terang jika:
nh = m0
: m=0,1,2,3...
(5)
dan fringe gelap jika:
:m= 0,1,2,3..
(6)
Dari persamaan diatas, pola interferensi muncul akibat perrbedaan
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:
(7)
(8)
(9)
17

18. Rumus beda fasa 2
Dari penurunan persamaan fasa di atas, seperti 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. Perbandingan fasa tersebut
berbanding lurus dengan kedua parameter tadi. Selain itu, muncul
konstanta yang membuat beda fasa tidak menjadi nol bila 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 2 menunjukkan hal serupa untuk indeks
bias medium perambatan. Berdasarkan gambar model prisma di atas,
redaman yang dialami berkas cahaya pada interferometer
B. Modulator Acousto-Optik
Suatu modulator acousto optik (AOM) disebut sel Bragg,
modulator ini menggunakan efek acousto-optik untuk pelenturan dan
pergeseran frekuensi cahaya menggunakan gelombang suara (biasanya di
radio frekuensi). Modulator ini digunakan dalam laser untuk Q Switching,
dalam telekomunikasi untuk modulasi sinyal dan dalam spektroskopi
untuk kontrol frekuensi. Sebuah transduser piezoelectrik terpasang pada
material seperti kaca. Sebuah drive sinyal listrik yang berosilasi agar
tranduser bergetar, menciptakan gelombang suara di kaca ini dapat
dianggap sebagai perpindahan pesawat periodik ekspansi dan kompresi
yang mengubah indeks bias. Cahaya yang masuk menyebar dari indeks
modulasi yang dihasilkan periodik dan terjadi gangguan serupa dalam
difraksi Bragg. Interaksi ini dapat dianggap sebagai empat gelombang
pencampuran antara fonon dan foton. Sifat-sifat cahaya keluaran AOM
dapat dikontrol dalam lima cara:
18

19. 1. Defleksi
Sebuah berkas difraksi yang muncul pada sudut θ yang tergantung pada
panjang gelombang cahaya
relatif terhadap panjang gelombang dari
suara Λ
(10)
Dalam rezim Bragg
(11)
Dengan cahaya: normal terhadap gelombang suara, dimana m=...,-2,1,0,1,2,... adalah urutan difraksi. Difraksi dari modulasi sinusoida dalam
kristal tipis hanya menghasilkan m=-1,0,1 difraksi perintah. Difraksi
dalam kristal mengalir ketebalan medium menyebabkan difraksi perintah
yang lebih tinggi. Dalam kristak tebal dengan modulasi lemah, hanya
perintah phasematched adalah difraksi, ini disebut difraksi bragg. Defleksi
sudut dapat berkisar 1-5000 lebar balok (jumlah bintik-bintik diatas).
Akibatnya lecutan yang ada biasanya terbatas pada puluhan milliradians.
2. Intensitas
Jumlah cahaya difraksi oleh gelombang suara tergantung pada intensitas
suara. Oleh karena itu, intensitas suara dapat digunakan untuk megfatur
intensitas cahaya dalam berkas difraksi. Biasanya intensitas difraksi
menjadi m=0 agar dapat bervariasi antara 15% sampai 99% dari intensitas
cahaya masukan. Demikian pula intensitas order m=1 dapat bervariasi
antara 0% sampai 80%.
3. Frekuensi
Satu perbedaan dari difraksi bragg adalah bahwa cahaya adalah hamburan
dari pesawat bergerak. Konsekuensi dari hal ini adalah frekuensi f berkas
19

20. difraksi dalam m ketertiban akan Doppler-bergeser dengan jumlah yang
sama dengan frekuensi gelombang suara F.
f
f + mF
pergeseran frekuensi juga dibutuhkan oleh fakta bahwa energi dan
momentum (dari foton dan fonon) yang kekal dalam proses. Pergeseran
frekuensi yang khas bervariasi dari 27 MHz, untuk AOM lebih murah,
sampai 400 MHz, untuk perangkat komersial negara–of-the-art. Dalam
beberapa AOMs, dua gelombang akustik berjalan diarah yang berlawanan
dalam materi, menciptakan sebuah gelombang berdiri. Difraksi dari
gelombang berdiri tidak bergeser frekuensi cahaya difraksi.
4. Tahap
Selain itu, fase berkas difraksi juga akan bergeser oleh fasa dari
gelombang suara, tahap ini dapat diubah dalam jumlah yang tidak
terbatas.
5. Polarisasi
Kesegarisan akustik gelombang transversal atau gelombang longitudinal
tegak lurus dapat mengubah polarisasi. Gelombang akustik menginduksi
fase pergeseran-birefringent, seperti dalam sel pockels. Filter merdu
acousto-optik terutama dazzler yang dapat menghasilkan bentuk pulsa
variabel, berdasarkan pada prinsip ini.
Acousto optik modulator jauh lebih cepat daripada perangkat mekanik
khas seperti cermin yang dapat dimiringkan. Waktu yang diperlukan
AOM untuk menggeser balok keluar dari dalam secara kasar terbatas pada
waktu transit dari gelombang suara di balok (biasanya 5-100 nanodetik).
Hal ini cukup cepat untuk menciptakan model locking aktif dalam laser
ultrafast. Ketika kontrol lebih cepat adalah modulator elektro-optik perlu
20

21. digunakan. Namun, ini membutuhkan tegangan yang sangat tinggi
(misalnya 10 kilovolt), sedangkan AOMs menawarkan jangkauan lebih
lecutan, desain sederhana, dan konsumsi daya rendah (<3 watt).
Gambar 4 : Acousto Optik Modulator
Sebuah
modulator
acousto-optic
terdiri
dari
transduser
piezoelektrik yang menciptakangelombang suara dalam bahan seperti gelas
atau kuarsa. Sebuah berkas difraksi cahayadalam beberapa perintah. Dengan
bergetar material dengan sinusoida murni dan miring A O M gelombang
sehingga cahaya ini tercermin dari suara datar ke difraksi orde pertama,
hingga 90% defleksi efisiensi dapat dicapai.
C. Modulator Magneto-Optik
Sebuah modulator cahaya magneto-optik spasila (MOSLM) adalah
sebuah perangkat programmable- real-time untuk modulasi amplitudo dan/
21

22. atau fase dari sinyaloptik dua dimensi pada kecepatan tinggi. Baru-baru ini,
kami mengembangkan tegangandorong bagi refleksi MOSLM dengan kristal
jenis satu dimensi magneto-fotonik (MPC) struktur. The MOSLM didorong
oleh tegangan dari film substrare. Untuk efek piezoeletrik tinggi, film
substrate disimpan pada layar refleksi dilakukan dengan perlakuan panas.
Oleh karena itu, untuk efisiensi optik tinggi, lapisan refleksi dalam
tiperefleksi MPC harus memiliki ketahanan panas yang tinggi.
Sebuah modulator cahaya magneto-optik spasial (MOSLM) adalah
dua dimensi e lektrik SLM (spatial light moduator) berdasarkan pada efek
magneto-optik yang dikenal sebagai efek Faraday. Efek Faraday adalah
properti dari beberapa bahan transparan yang menyebabkan rotasi poparisasi
cahaya melintasi melalui zat seperti ketika material terkena medan magnet.
Sebuah MOSLM terdiri dari kotak persegi magnetis mesas bistable (piksel)
yang dapat digunakan untuk memodulasi insiden cahaya terpolarisasi oleh
efek Faraday. Keadaan setiap pixel dapat diaktifkan secara elektrik sehingga
pola objek dapat ditulis ke dalam SLM menggunakan komputer. Dengan
demikian, perangkat dapat berfungsi sebagai SLM yang dapat diprogram.
Ketika cahaya terpolarisasi linier terjadi pada perangkat , sumbu
polarisasi cahaya ditransmisikan akana diputar 45 derajat searah jarum jam
magnet bagian sebaliknya, seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah.
Keadaan magnetisasi sebuah piksel dapat diubah dengan mengirimkan arus
listrik untuk dua garis berdampingan. Sebuah analyzer dapat mengubah rotasi
polarisasi ke format output berguna jika analisa ini diterapkan pada arah
membuat sudut 45 derajat dengan sumbu polarisasi asli, seperti yang
ditunjukkan pada gambar dibawah ini, hanya berlawanan arah jarum jam
diputar cahaya dapat melewati analyzer tersebut. Jadi modulasi intensitas atau
kecerahan sinar insiden akan diperoleh. Atau, sumbu analyzer dapat diatur
tegak lurus dengan yang polarizer itu. Dalam hal ini, cahaya balok melewati
magnet piksel dinegara-negara yang berbeda akan memiliki ampitudo output
sana tapi akan polarisasi arah yang berlawanan. Dengan kata lain, output dari
22

23. magnet piksel dengan negara-negara yang berbeda memiliki perbedaan fasa
180 derajat, yang diinginkan untuk aplikasi tertentu pemrosesan sinyal optik.
Gambar 5 : Operation Of A Moslm As A light Valve
Sebagai keadaan magnetisasi zat yang stabil, pada MOSLM
memiliki kapasitas penyimpanan. Keadaan diaktifkan melalui arus
listrik. Arus ini dapat menghasilkan panas, karena kerugian ohmik,
yang membatasi kinerja MOSLM. Kecepatan switching dari domain
magnetik itu sendiri dalam perangkat tersebut dapat sangat cepat, umumnya
urutan puluhan nanodetik. Saat ini, 256 x 256 piksel MOSLM tersedia secara
komersial. Jarak 70µm, kecepatan frame ke pusat -pusat antara
piksel biasanya sekitar 100 -300Hz, dan rasio kontras 300:1 pada
panjang gelombang 633 nm. Kekurangan utama dari MOSLM
adalah transmitansi yang rendah, yang hanya sekitar 5% un tuk
kebanyakan panjang gelombang laser.
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?v=LU8BsfKxV2k
http://www.youtube.com/watch?v=5P4lOxq4d4A
23

24. Simulasi Modulator Optik dengan Kopling antar Dua Pandu Gelombang
Modulator optik yang didasarkan dengan kopling antar
dua pandu gelombang(wave guide), salah satu pandu gelombangnya
bersifat pasif dan tidak absorptif. Pandu gelombang kedua yang diletakkan
sejajar pandu gelombang pertama bersifat optik nonlinear(NLO) dengan
koefisien NLO orde dua yang besar dan absorptif. Perpindahan
energi antar dua pandu gelombang pada ke dua pandu gelombang
NLO. Medan listrik tersebut berasal dari sinyal yang akan ditransmisikan.
Setelah melewati tahap penguatan. Medan listrik yang
diterapkan mengubah indeks bias pandu gelombang NLO yang
melahirkan perubahan fase gelombang yang sedang merambat.
Unjuk kerja modulator seperti e xtinction ratio, insertion loss,
drive voltage dan frequency bandwidth dikaji pada berbagai parameter
material dan geometri untuk mendapatkan parameter yang optimal. Sehingga
diperoleh hasil berupa:
1. Untuk memperbesar extinction ratio dan memperkecil insertin loss,
pandu gelomang NLO harus memiliki konstanda absorpsi
yang dan panjang modulator tidak terlalu besar
2. Untuk memperkecil drive volatage maka jarak antar dua pandu
gelomang harus kecil dan indeks bias pandu gelombang NLO harus
besar.
3. Pemasangan elektroda dengan struktur symmetry coplanar
yang memiliki nisbah G/W (jarak antar elektroda dibagi lebar
elektroda) yang besar dapat memperbesar bandwidth
4. Pengaruh kehadiran elektroda terhadap perambatan g e l o m b a n g
d a p a t d i p e r k e c i l dengan menggunakan elektroda yang cukup
tebal dari emas atau perak.
24

25. Pembangkit Harmonik
Sifat-sifat non linier dalam daerah optis telah didemonstrasi
dengan
pembangkitan harmonik cahaya. Yang pertama kali diamati oleh Franken dan
kawan-kawan dalam tahun 1961. Mereka mengamati cahaya ultraviolet yang
frekuensi dua kali frekuensi laser rubi (λ= 6943 Å), jika cahaya dilewatkan Kristal
kuartz. Percobaan tersebut menarik perhatian yang luas dan ditandai oleh
mulainya pengkajian eksperimental dan teoritis dari sifat ptis non linier.
Skema sederhana dari percobaan ditunjukkan dalam gambar 6 :
laser rubi
Sel
foto
ω1
ω2=2ω1
ω2
Filter untuk
batang kristal
filter transmisi
Laser rubi
kwarsa
ultraviolet
Gambar 6 : Pembangitan Harmonic Kedua
( sumber B.B.Laud, Hal: 171)
Cahaya laser rubi (λ= 6943 Å) yang mempunyai daya rata-rata sekitar 10
kW, difocuskan pada lempengan kuartz. Cahaya yang diteruskan dilewatkan
melalui filter yang menahan cahaya merah dan melewatkan cahay ultraviolet.
Cahay yang lewat jatuh pada sel foto. Dalam cahaya yang lewat diamati bahwa
panjang gelombang radiasi (λ= 3471 Å) dan dengan daya 1 mW. Bagaimana dapat
dijelaskan terjadinya perubahan frekuensi ini?
Medium
dielektrik
kedalam
ditempatkan
dalam
medan
listrik
akan
terpolarisasikan, jika medium tidak mempunyai perpindahan pada frekuensi dari
medan. Masing-masing molekulnya bekerja sebagai dwikutup, dengan momen
dwikutup tiap satuan volume P sama dengan
25

26. P=
(12)
dimana penjumlahan dilakukan di seluruh dwikutup dalam volume satuaan.
Pengaruh orientasi medan luar pada dwikutup molekul tergantung pada sifat-sifat
medium dan pada kuat medan. Jadi dapat ditulis
P = εo XE
(13)
Diamana x adalah polarisabilitas ( kemampuan polarisasi ) atau
suseptibilitas dielektrik dari medium.
Hubungan ini hanya berlaku untuk lewat medan sumber-sumber
konvensional. Besaran X teta hanya dalam arti bahwa tidak tergantung pada E;
besarnya merupakan fungsi frekuensi. Dengan radiasi laser yang cukup kuat
hubungan
(13) tidak dapat digunakan lagi dan harus dituliskan lebih umum
sebagai berikut
(14)
Dimana
sama seperti X dalam persamaan (13); koefisien-koefisien
menentukan derajat ketidaklurusan (non linearitas) dan dikenal
sebagai susepsibilitas non linier. Jika medannya tidak kuat, seperti dalam
peristiwa cahaya biasa, hanya suku pertama dari ruas kanan persamaan (14) yang
berlaku. Oleh sebab inilah optika pra-laser disebut optika linier. Order lebih
tinggi. Perlu dicatat, bahwa karakteristik optic dari suatu medium, seperti
permitivitas dielektrik, indeks bias dan sebagainya yang tergantung pada
suseptibilitas ( sifat mudah terpengaruh ), juga menjadi fungsi dari kuat medan E,
jika medan tersebut sangat kuat. Medium, yang polarisasinya dijelaskan oleh
hubungan non linier dari bentuk (14) dinamakan “ medium non linier”.
Sekarang dimisalkan, bahwa medan yang jatuh pada medium mempunyai
bentuk:
26

27. (15)
Dengan memasukkan kedalam persamaan (15) kita dapatkan
(16)
Dengan menggunakan hubungan trigonometri
;
(17)
Dapat kita transformasikan (16) ke bentuk
(18)
Suku pertama merupakan suku tetap. Suku ini menaikkan medan Dc lewat
medium, yang pengaruhnya praktis relative krang penting. Suku kedua mengikuti
polarisasi luar dan dinamakan harmonic pertama atau harmonic dasar
(fundamental) dari polarisasi; suku ketiga berosilasi pada frekuensi 2
dan
dinamakan harmonic polarisasi kedua, dan suku keempat dinamakan harmonic
polarisai ketiga.
27

28. Pembangkit Harmonik kedua
Suatu polarisasi yang berosilasi pada frekuensi 2
memancarkan
gelombang elektromagnit dengan frekuensi yang sama, yang merambat dengan
kecepatan sama dengan gelombang datang. Gelombang yang didapatkan, dengan
demikian mempunyai karakteristik pengarahan dan kemonokromatisan yang sama
dengan gelombang datang dan dipancarkan arah yang sama. gejala dikenal
sebagai pembangkitan harmonic kedua ( SHG, Second Harmonik generation ).
Dalam kebanyakan bahan Kristal, polarisabilitas nonlinear
tergantung
pada arah rambatan, polarisasi medan listrik dan orientasi suber optis Kristal.
Karena dalam bahan kristalin demikian vector-vektor P dan E tidak harus sejajar.
Koefisien X harus dianggap seagai tensor. Polarisasi order kedua dengan
demikian dapat dinyatakan oleh hubungan bentuk
(19)
Dimana i, j, k menunjukkan koordinat x, y, z. namun, kebanyakan koefisien
sama atau komponen saja.
Harus ditekankan disini bahwa pembangkitan harmonic kedua yang dinyatakan
oleh (18) hanya berlangsung dalam kristal jenis tertentu. Anggaplah misalnya,
Kristal yang isotropis. Dalam hal
. Mempunyai arah bebas dan tetap. Jika
sekarang kita balik, arah sumbu ( x
meninggalkan
medan listrik dan momen dwikutub ( dipole ) tidak berubah arahnya, tandatandanya berubah
(20)
Yang berarti
= 0, dan
=0
Karena iu pembangkita harmonic kedua tidak terjadi dalam medium
isotropis seperti cairan atau gas ataupun dalam Kristal-kistal sentro-simetris
28

29. (yakni Kristal yang simetris terhadap suatu titik). Hanya Kristal yang kurang
simetris terbaik yang menunjukkan gejala SHG.
Dalam bahan tidak sentro-simetris ( yakni Kristal anisotropis, seperti
Kristal satu sumbu ) terdapat baik suku-suku pangkat dua maupun pangkat tiga.
Namun, umumnya, suku pangkat tiga sangat kecil dibandingan dengan suku
pangkat dua dan dapat diabaikan.
Untuk benda seperti ini dapat dituliskan
( 21 )
Dan medium dikatakan mempunnyai derajat lurus kedua.
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=UyPhryTjHhs&NR=1
Persesuaian Fase
Perkembangan pesat dalam penelitian mekanisme pembangitan harmonic
optis dalam Kristal dan media dimana pembangkitan demikian dapat dilaksanakan
secara efektif, telah menunjukkan pentingnya hubungan fase antara harmonic
dasar dan harmonic bangkitan pada saat merambat daam kristal yang mempunyai
disperse optis [ 42,97]. Telah diamati bahwa efisiensi pembangkitan harmonic
tidak hanya tergantung pada intensitas radiasi, tetapi juga pada arah rambatan dala
Kristal.
Misalkan gelombang datar pada frekuensi
dan gelombang harmonic
kedua pada frekuensi dan gelombang harmonic kedua pada frekuensi
yang
digerakkannya merambat dalam arah –z lewat bahan panjang L. .Marilah kita cari
persamaan untuk intensitas SHG pada permukaan keluar bahan.
29

30. Jumlah radiasu haronik kedua yang dihasilkan dalam contoh lebar dz
terletak pada sumbu z akan sebanding dengan lebarnya dan dengan momen
dwikutupada frekuensi b harmonic kedua tiap satuan volume, yang terinduksi
,
yakni Pz (2) yang selanjutnya sebanding dengan kuadrat medan listrik E, yaitu:
(22)
Kita lihat perubahan spasial dari polarisasi harmonic kedua ditandai oleh angka
gelombang 2ki.
Radiasi harmonic kedua yang dihasilkan oleh contoh ini pada permukaan
keluar Kristal, yakni pada z = L jelas akan sama dengan
(23)
Dimana L-z adalah jarak dari contoh ke ujung Kristal dan
gelombang
rambatan
dari
radiasi
harmonic
kedua.
adalah angka
Umumnya,
k2
(24)
Telah kita misalkan disini bahwa daya yang datang hamper tidak berubah
karena berkas merambat lewat Kristal.
Dengan mengintegralkan persamaan (24)
–
30
(25)

31. (26)
Harga ini akan maksimum jika
, yakni medan dari pembangkitan
harmonic kedua aka maksimum, jika
(27)
–
merupakan indeks – indeks bias berturut-turut pada ω
Dimana
dan
. Membesarnya harga L diatas ini tidak akan mengakibatkan naiknya harga
. Besarnya L yang diberikan oleh (27) dinamakan panjang koherensi untuk
radiasi harmonic kedua
Pernyataan untuk intensitas adalah
(28)
Akan mencapai puncaknya pada
Yakni pada saat
(29)
Agar penggandaan frekuensi efisiensi, hubungan ini harus dipenuhi.
Persyaratan ini dinamakan criteria persesuaian-fase.
Karena
dan
(30)
Maka persamaan ( 30 ) menyusust menjadi
(31)
31

32. Jadi, criteria persesuaian-fase menjadi criteria indeks bias. Agak sulit
untuk memenuhi persyaratan ini karena kebanyakan bahan menunjukkan
semacam disperse dalam indeks pembiasan.
Penyelesaian yang memuaskan untuk masalah ini adalah menggunaan
hubungan antara indeks bias dengan arah dalam kristal. Bahan birefringen
mempunyai indeks bias yang berbeda-beda
untuk polarisasi cahaya yang
berlainan. Hal ini umumnya terjadi dalam kristal simetri rendah. Karena itu kita
harus memilih bahan dimana indeks bias untuk sinar luar-biasa pada 2 , sama
dengan sinar biasa pada . Hal ini untuk menunjukkan kenyataan, bahwa
perubahan frekuensi efektif dalam harmonic kedua dimungkinkan hanya dalam
jumlah kristal terbatas.
Anggaplah suatu kristal satu-sumber ( uniaxial ) negative, dimana indeks
bias untuk sinar biasa lebih besar daripada indeks bias sinar luar biasa. Gambar 7
menunjukkan permukaan – permukaan indeks bias ( indicatrix ) untuk kristal
tersebut. Garis putus-putus menunjukkan permukaan sesuai dengan
dan garis
penuh untuk frekuensi ω. Permukaan indeks bias gelombang luar biasa
berpotongan pada A dan A1. Ini berarti bahwa gelombang-gelombang yang
merambat pada arah AA.
A’
A’
A
A
Gambar 7. Indicatrix untuk kristal sumbu-sumbu negative
.
(32)
Jadi, gelombang datang dan gelombang harmonic kedua yang merambat pada
arah ini fasenya bersesuaian,
32

33. Seperti telah dinyatakan dalam saksi 11, SHG
pertama kali dengan
berhasil dilaksanakan dalam kuartz. Selanjutnya berhasil dibangkitkan dalam
kristal lain seperti : potassium dihidrofosfat (KDP), ammonium dihidrofosfat
(ADP), barium, titanat, litium iodat dan sebagainya. Daya puncak harmonic kedua
sebesar 200 kW telah diperoleh hanya dengan energy 6 m J dalam satu pulsa
[288]. Efisiensi konversi sekitar 15 – 20% telah diperoleh pada rapat daya masuk
sekitar 100 MW cm-2
SHG juga berhasil dilaksanakan dalam gas [ 4, 15, 307 ] dalam semi
konduktor [ 13, 102 ]. Sangat menarik untuk dicatat bahwa SHG telah dimati
dalam kalsit ( calsite ) yang merupakan fungsi medan listrik d-c, walaupun kristal
memiliki pusat inverse. Hal ini disebabkan medan listrik meniadakan simetris
[287].
Pentingnya pmbangkitan harmonik kedua (SHG) adalah pada kenyataan
bahwa ini merupakan metode prinsip pengubahan efetif dari radiasi inframerah
menjadi radiasi tampak menjadi ultraviolet. Mekanisme pembangkitan harmonic
kedua telah diteliti secara teoritis dengan cermat [12, 43, 160, 161, 165, 176, 191].
Pembangkitan Harmonik ketiga
Seperti telah dijelaskan dalam seksi pembangkit harmonik kedua , dalam
peristiwa bahan sentro simetris, persamaan (13) akan hilang suku-suku dengan
pangkat genap dari E dan akan menyusut menjadi
(33)
Atau dalam notasi vector
(34)
33

34. Pembangkitan harmonic ketiga ( THG = third harmonic generation ),
dengan demikian mungkin terjadi dalam kristl tang menunjukkan simetri terbalik.
Pengembangan laser tersambung – Q memung kinkan menghasilkan harmonic
ketiga dalam kristal [ 28, 204 ]. Namun, dalam kalsit efisiensi pengubahan energy
maksimum untuk harmonic ketiga hanya 0,01 %.
Percobaan untuk mengamati harmonic ketiga juga telah dilakukan oleh
Maker dan terhune [205] dengan menggunakan laser pulsa raksasa. Zwernemann
dan beeker [322] telah mengamati secara ekperimental pembangkitan harmonic
ketiga ( THG ) pada 9,33 μm dalam CO dengan interaksi yang terjadi dalam
pemandu gelombang ( waveguide). Mereka telah mengutarakan penentuan teoritis
pemandu gelombang yang paling cocok dimana interaksi dapat berlangsung.
Proses pembangkitan harmonic order lebih tinggi dapat dijelaskan dengan
cara yang sama.
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?v=f0j2iw6KOfM
Pencampuran Optis
Dalam persamaan untuk polarisasi non-linear Persesuaian fasa, telah kita
misalkan bahwa faktor E2 dalam suku kedua merupakan hasil kali kuat medan
listrik dengan dirinya sendiri, E. E. namun, suku tidak terpolarisasi demikian
dapat pula terjadi dari interaksi dua medan dengan frekuensi berbeda ω1 dan ω2
melewati benda. Medan efektif dengan benda sama dengan
(35)
Dengan memasukkan harga ini kedalam persamaan (13), suku kedua menjadi
34

35. =
) +
cos
(36)
Dengan menggunakan hubungan trigonometri
2 cos
Kita dapat menyatakan suku terakhir menjadi
cos
=
(37)
Ini menunjukkan, bahwa polarisasi nonlinear, karena itu, radiasi yang
dipancarkan mempunyai frekuensi
. Konversi energy
antara berkas-berkas dapat terjadi pada jarak yang cukup jika berkas-berkas
merambat menurut arah yang sama dan dengan kecepatan yang sama.
Frekuensi jumlah dan selsisih dapat diamati secara eksperimen.
Pembangkitan frekuensi optis selisih pertama kali diamati dengan mencampurkan
berkas cahaya dari laser rubi dengan zat dengan berkas tidak koheren (incoherent)
dari lampu air –raksa (λ = 3115 Å). Efisiensi dimana terjadi frekuensi selisih
diabaikan dengan dya dalam berkas air raksa sekitar 2 x 10
-4
W, daya yang
dipancarkan pada frekuensi selisih sekitar 10-10 W. pencampuran optis dari
pancaran dua laser rubi dengan frekuensi-frekuensi yang berbeda pertamakali
diamati oleh franken dan teman-temannya.
Suku pertama persamaan (26), disamping sebagai pengganda ferkuensi,
juga meunjukkan suku arus-searah (27). Bass dan kawan-kawan mengamati pula
dc sekitar 200 μV jika radiasi 1 MW dilewatkan melalui kristal KDP. Jumlah dari
frekuensi dari dua laser rubi pada temperature berbeda diamati oleh Bass dan
kawan-kawan [28] dari laser rubi dan laser neodium oleh Miller dan Savage.
Diatas hanya dianggap suku pangkat dua dalam persamaan. Dalam
keadaan yang lebih umum, persamaan polarisasi memasukkan suku-suku dengan
dengan memasukkan (25) dalam (13) dengan suku-
35

36. suku pangkat lebih tinggi, menghasilkan persamaan yang mengandung suku-suku
dengan frekuensi
, dimana m dan n bilangan-bilangan bulat.
Ini menunjukkan bahwa disamping frekuensi jumlah dan frekuensi selisih,
dimugkinkan jenis percampuran frekuensi lain.
Sepert dalam peristiwa pembagkitan harmonic kedua, kondisi persesuaian
fase juga penting dalam pencampuran frekuensi. Kenyataannya, hal ini lebih rumit
dalam peristiwa terakhir, karena jumlah frekuensi yang ikut serta. Dalam
pembangkitan harmonic kedua, diperlukan mengetahui arah dalam kristal
sedemikian sehingga k1 = k2. Dalam hal frekuensi jumlah atau frekuensi-selisih,
tiga gelombang harus bersesuaian. Jika
Persyaratan yang harus dipenuhi adalah
Beberapa Aplikasi Optik Nonlinier
Nonlinier order-2
Material yang hanya memiliki sifat optik nonlinier order-2, bila material
tersebut disinari cahaya dengan medan listrik E=Eω cos ωt, maka polarisasi
yang terjadi pada material:
P = χ (1) Eω cos ωt + ¼ χ (2) Eω 2 [cos 2ωt + 1]
(38)
Terlihat bahwa sebagai efek dari suseptibilitas order-2, polarisasi
mengandung bagian medan dan bagian berosilasi denagn frekuensi 2
disamping bagian yang berfrekuensi. Bagian yang berosilasi dengan frekuensi
36

37. 2 akan menginduksikan cahaya berfrekuensi sama. Ini yang disebut second
harmonic generation (SHG).
Jika material dikenai sekaligus oleh medan listrik dan berosilasi dengan:
E=Edc + Eω cos ωt
(39)
Maka suseptibilitas order-2 memberikan sumbangan tehadap suseptibilitas
linier yakni:
χ(1) + χ(2) Edc
(40)
sehingga indeks biasnya bergantung pada medan Edc.. hal ini yang disebut
dengan efek elektrooptik atau Pockel yang memberi peluang terhadap proses
modulasi cahaya.
Prinsip modulasi dilukiskan dalam gambar 2 berikut ini
Gambar 8 : Prinsip Modulasi Cahaya dengan dc/audio
Selanjutnya andaikan dua berkas cahaya masing-masing Es cos ω st
dan Ep cos ω pt dengan ωp > ωs , menyinari material. Secara serentak, kedua
medan itu akan menimbulkan polarisasi yang berkaitan dengan order-2 yakni:
½ χ (2) Ep Es cos (ωp - ωs ) t
37
(41)

38. Maka yang selanjutnya menginduksikan medan listrik di dalam material:
E1 ∝ χ (2) Ep Es cos ω1 t
(42)
Dimana ω1 = ωp - ωs
Sehingga mengakibatkan medan ini bersama medan Ep cos ωp t
akan menginduksikan polarisasi ∝ χ
(2)
Ip Es cos ωst , dengan Ip adalah
intensitas cahaya Ep. Polarisasi ini selanjutnya menginduksi medan:
Eo∝ χ (2) Ip Es cos ωs t
(43)
Jadi cahaya Es cos ωst akan dilewatkan melalui material dengan
suatu faktor penguatan yang bergantung pada suseptibilitas order-2 material
damn intensitas Ip dari medan Ep cos ωpt. Hal ini dapat diperlihatkan dalam
gambar 9.
Gambar 9 : Mekanisme Amplikasi Cahaya
Nonlinier Order-3
Material yang memiliki suseptibilitas order-3 bila disinari cahaya dengan
medan Eω cos ω t, maka polarisasi sehubungan suseptibilitas order-3 adalah:
38

39. 1/6 χ (3) Eω (3)[3/4 cos ω t + ¼ cos 3 ω t]
(44)
Maka suku kedua dari polarisasi itu akan menginduksikan medan
berfrekuensi 3 kali. Peristiwa ini disebut third harmonic generation (THG).
Suku pertama bersifat linier, dan itu memberi sumbangan terhadap
suseptibilitas linier:
χ (1)+ 1/8 χ (3) Eω2
(45)
Jika no adalah indeks bias sebelumnya, maka dalam keadaan dilalui cahaya
berintensitas 1 (∝ Eω 2) indeks bias itu bergeser menjadi:
n = no + n2I
(46)
dengan n2 merupakan parameter yang bergantung pada χ
(3)
dari material.
Indeks bias yang bergantung intensitas cahaya tersebut merupakan dasar bagi
rekayasa devais untuk switching.
Sedangkan gambar 4b, memperlihatkan hubungan antara intensitas
transmisi dan intensitas masukan. Selanjutnya dengan menggunakan
gabungan medan dc Edc dan medan Eω cos ωt, polarisasi yang berkaitan
dengan nonlinier order-3 mengandung:
½ χ (3) Eω Edc2 cos ωt
(47)
Dengan demikian suseptibilitas linier berubah menjadi:
χ (1) + ½ χ (3) Eω2
(48)
sehingga indeks bias bergantung pada Edc2. Peristiwa ini dikenal sebagai efek
elektrooptik kuadratik atau efek Kerr. Disamping sebagai modulator, efek ini
merupakan dasar optikal shutter atau switching dan directional coupler.
Seperti diperlihatkan dalam gambar 5 di bawah ini.
39

40. Gambar 10 : Mekanisme Directional Coupler
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?v=QBiSYQsGTLA&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=qNVM4_WFomM&feature=fvst
40

41. Gelombang Medan
Elektromagnetik dalam media
nonlinier dan anisotropik
Persamaan Maxwell untuk medan elektromagnetik di dalam suatu medium
non-konduktif tanpa sumber ρ = 0, J = 0.s
Dimana:
D=Ԑ +P
oE
H = μo-1 (B - μoM)
J = σE
Persamaan gelombang yang diperoleh:
41

42. Jika respons magnetik diabaikan, M
0, maka B
H, dan
Perhatikan bahwa pada umumnya
Begitu pula untuk medan H pada umumnya medium anisotropik atau medium
nonlinier, karena
Hanya berlaku untuk kasus khusus.
Untuk medium anisotropik atau medium nonlinier
(49)
Dan
Dengan
Jadi persamaan gelombang tergandeng menjadi
42

43. Ungkapan lebih umum, misalnya untuk medium dispersif, hubungan antara
dan E di atas harus dituliskan dalam bentuk konvolusi
(50)
Yang menyatakan bahwa respon bahan tidak bersifat sesaat dan merupakan akibat
hubungan
(51)
Hubungan ini memiliki bentuk lebih sederhana dalam kawasan frekuensi
berdasarkan dalil integral konvolusi. Dengan kata lain
(52)
Dengan demikian dapat dituliskan persamaan gelombang dalam kawasan
frekuensi
(53)
Yang berlaku untuk setiap komponen Fourier/harmonik ω.
Sumber Internet :
http://www.youtube.com/watch?v=-D6CkULcU24&feature=related
43

44. Serat Optik
Serat optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari
kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat
digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.
Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini
berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik
tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari
udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi
serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran
komunikasi.
Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan
pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur
(bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data
menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel
konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan terutama
dalam aplikasi sistem telekomunikasi. Pada prinsipnya serat optik memantulkan
dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya.
Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun
gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh
serat optik.
Sejarah
Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak
digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman
mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang
bernama serat optik. Percobaan ini juga masih tergolong cukup primitif karena
hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui
44

45. perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya
adalah ketika para ilmuawan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat
optik yang sampai sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang
dibungkus oleh gelas lainnya. Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis
terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat
optik yang mampu mentransmisikan gambar.
Di lain pihak para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya
melewati gelas (serat optik) namun juga mencoba untuk ”menjinakkan” cahaya.
Kerja keras itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi
pada daerah frekuensi tampak sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali
frekuensi gelombang mikro.
Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap
pengembangan awal. Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak
efisien. Hingga tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama
kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya
masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik
mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti
atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km.
Kelebihan Serat Optik
Dalam penggunaan serat optik ini, terdapat beberapa keuntungan antara lain:
1. Lebar jalur besar dan kemampuan dalam membawa banyak data, dapat memuat
kapasitas informasi yang sangat besar dengan kecepatan transmisi mencapai
gigabit-per detik dan menghantarkan informasi jarak jauh tanpa pengulangan
2. Biaya pemasangan dan pengoperasian yang rendah serta tingkat keamanan yang
lebih tinggi
3. Ukuran kecil dan ringan, sehingga hemat pemakaian ruang
4. Imun, kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik dan gangguan gelombang
radio
45

46. 5. Non-Penghantar, tidak ada tenaga listrik dan percikan api
6. Tidak berkarat
Kabel Serat Optik
Secara garis besar kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu cladding dan
core. Cladding adalah selubung dari inti (core). Cladding mempunyai indek bias
lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah
keluar dari core kembali kedalam core lagi.
Gambar 11 : Bagian-bagian serat optik jenis single mode
Dalam aplikasinya serat optik biasanya diselubungi oleh lapisan resin yang
disebut dengan jacket, biasanya berbahan plastik. Lapisan ini dapat menambah
kekuatan untuk kabel serat optik, walaupun tidak memberikan peningkatan
terhadap sifat gelombang pandu optik pada kabel tersebut. Namun lapisan resin
ini dapat menyerap cahaya dan mencegah kemungkinan terjadinya kebocoran
cahaya yang keluar dari selubung inti. Serta hal ini dapat juga mengurangi cakap
silang (cross talk) yang mungkin terjadi.
46

47. Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :
1. Berdasarkan mode yang dirambatkan :
Single mode : serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar
8,3 mikron), diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang
sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding
selongsong (cladding). Bahagian inti serat optik single-mode terbuat dari bahan
kaca silika (SiO2) dengan sejumlah kecil kaca Germania (GeO2) untuk
meningkatkan indeks biasnya. Untuk mendapatkan performa yang baik pada
kabel ini, biasanya untuk ukuran selongsongnya adalah sekitar 15 kali dari
ukuran inti (sekitar 125 mikron). Kabel untuk jenis ini paling mahal, tetapi
memiliki
pelemahan
(kurang
dari
0.35dB
per
kilometer),
sehingga
memungkinkan kecepatan yang sangat tinggi dari jarak yang sangat jauh. Standar
terbaru untuk kabel ini adalah ITU-T G.652D, dan G.657.
Multi mode : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat
laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat
menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.
2. Berdasarkan indeks bias core:
Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang
homogen.
Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin
kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling
besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih
besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan.
Gambar 12 : Kabel serat optik
47

48. Pelemahan
Pelemahan (Attenuation) cahaya sangat penting diketahui terutama dalam
merancang sistem telekomunikasi serat optik itu sendiri. Pelemahan cahaya dalam
serat optik adalah adanya penurunan rata-rata daya optik pada kabel serat optik,
biasanya diekspresikan dalam decibel (dB) tanpa tanda negatif. Berikut ini
beberapa hal yang menyumbang kepada pelemahan cahaya pada serat optik:
1. Penyerapan (Absorption). Kehilangan cahaya yang disebabkan adanya kotoran
dalam serat optik.
2. Penyebaran (Scattering)
3. Kehilangan radiasi (radiative losses)
Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (Bit error rate).
Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain
mengolah data itu. Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat
mencapai beberapa km, maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan
persatuan waktu tersebut dinamakan BER. Dengan diketahuinya BER maka,
Jumlah kesalahan pada serat optik yang sama dengan panjang yang berbeda dapat
diperkirakan besarnya.
48

49. Rangkuman
Optik nonlinier adalah ilmu pengetahuan modern terbaru dengan
fenomena fisika yang terjadi akibat medan yang ditimbulkan laser. Teknologi ini
dinamakan teknologi fotonik sebagai pengganti teknologi elektronik untuk
memperoleh, meyimpan, menyiapkan, mengirim, dan memproses informasi.
Material-material optik nonlinier yang dipakai saat ini dalam fabrikasi
devais-devais fotonik pasif dan aktif adalah kristal-kristal anorganik yang bersifat
feroelektrik. Sifat-sifat non linier dalam daerah optis telah didemonstrasi dengan
pembangkitan harmonik cahaya.
Mach zehnder merupakan jenis modulator eksternal elektro optik,
modulator ini bekerja mempengaruhi berkas cahaya yang melintas dengan
meggunakan medan elektro magnetik tertentu yang dihasilkan oleh pulsa-pulsa
listrik.
Modulator optik berfungsi memodulasi cahaya dengan cara mengubahubah amplitudo frekuensi, fasa, atau intensitas cahaya sehingga mampu membawa
sinyal info.
Aplikasi Optik Nonlinier pada Nonlinier order-2, material yang hanya
memiliki sifat optik nonlinier order-2 dan nonlinier order-3 material yang
memiliki suseptibilitas order-3 bila disinari cahaya dengan medan E = Eω cos ω t.
Serat optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari
kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat
digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.
Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. komunikasi.
49

50. Tes Formatif
TES OBJEKTIF ( PILIHAN GANDA)
1. Secara garis besar kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu
a. cladding dan core.
c. Timah dan temabaga
b. LED dan Laser
d. Aluminium dan seng
2. serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi apakah?
a. sistem telekomunikasi
c. Sistem tenaga surya
b. sistem navigasi
d. Sistem nuklir
3. Percobaan untuk mengamati harmonic ketiga juga telah dilakukan oleh :
a. kuartz
c. Maker dan terhune
b. Mach zehnder
d. Keldysh Franz
4. Menurut sifat bahan yang digunakan untuk memodulasi sinar, modulator
dibagi menjadi dua kelompok yaitu
a. modulator serap dan modulator bias.
c. modulator optik dan bias
b. modulator ampiltudo dan frekuensi
d.modulator serap dan optik
5. Siapakah yang pertama kali mengamati pencaampuran optis dari pancaran
dua laser rubi dengan frekuensi-frekuensi yang berbeda
a. Franken
c. Savage
b. Miller
d. Eisteien
50

51. 6. Optik nonlinier adalah ilmu pengetahuan modern terbaru dengan
fenomena fisika yang terjadi akibat medan yang ditimbulkan…..
a. polarisasi
c. gelombang
b. laser
d. Cahaya
7. Terdapat tiga parameter kunci pada suatu gelombang sinusoida adalah
kecuali …..
a. fase
c. amplitudo
b. frekuensi
d. Gelombang
8. Ketika cahaya terpolarisasi linier terjadi pada perangkat , sumbu polarisasi
cahaya ditransmisikan akan diputar ……
a. 30 derajat
c. 45 derajat
b. 20 derajat
d. 60 derajat
9. Sifat-sifat cahaya keluaran AOM dapat dikontrol dalam lima cara
diantaranya adalah……
a. defleksi
c. gelombang
b.difraksi
d. Materi
10. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun……
a. carmin
c. kaca /gelas
b. plastic
d. kertas
11. Teknik-teknik modulasi terdiri dari sebagai berikut, kecuali……
a. PSK
c. FSK
b. ASK
d. KSF
51

52. 12. material-material optic non linier yang dipakai saat ini dalam fabrikasi devaisdevais fotonik pasif dan aktif adalah….
a. kristal-kristal organic
c. timah
b. kaca
b. Tembaga
13. Proses
perubahan
(varying)
suatu
gelombang
periodik
sehingga
menjadikan suatu sinyal mampu membawa suatu informasi atau suatu
proses penumpangan sinyal-sinyal informasi ke dalam sinyal pembawa
(carrier), sehingga dapat ditransmisikan ke tujuan disebut….
a. polarisasi
c. absorbsi
b. disperse
d. Modulasi
14. Peralatan untuk melaksanakan proses modulasi disebut…..
a. modulator
c. osilator
b. transistor
d. Polarisasi
15. Teori yang berkembang berhubungan dengan cahaya adalah teori…..
a. foton
c. polarisasi
b. difraksi
d. koheren
52

53. TES ESSAY
1.
Konduktor kabel yang memiliki resistansi total 80 m_, menyalurkan arus
efektif 100 A, pada frekuensi 50 Hz. Kabel ini beroperasi normal pada
temperatur 70o C sedangkan temperatur sekitarnya adalah 25o C. Perubahan
pembebanan diujung kabel menyebabkan munculnya harmonik pada
frekuensi 350 Hz dengan nilai efektif 40 A. Hitung :
(a) perubahan susut daya dan
(b) perubahan temperatur kerja pada konduktor.
2.
Jelaskan teknik-teknik modulasi yang Anda ketahui?
3.
Dalam ilmu Fisika terdapat fenomena optik, fenomena optik terbagi menjadi
dua yaitu fenomena optik linier dan fenomena optik non linier. Apakah
perbedaannya?
4.
Apakah yang dimaksud dengan modulator cahaya magneto-optik spasila
(MOSLM) ?
5.
Sebutkan dua sumber cahaya yang dikenal dalam komunikasi optikdan
perbandingan karakteristiknya ?
53

54. Jawaban Tes Formatif
Jawaban Tes Objektif (Pilihan Ganda)
1. A
9. A
2. A
10. C
3. C
11. D
4. A
12. A
5. A
13. D
6. B
14. A
7. D
15. A
8. C
Jawaban Tes Essay
1.
Jawab :
a) Susut daya semula pada konduktor adalah
P1
=
1002 x 0,08 = 800 W
Susut daya tambahan karena arus harmonika adalah
P2
=
402 x 0,08 = 128 W
Susut daya berubah menjadi
Pkabel = 800 +128 = 928 W
Dibandingkan dengan susut daya semula, terjadi kenaikan susut daya sebesar
16%.
b) (Kenaikan temperatur kerja di atas temperatur sekitar semula adalah (70o −
25o) = 45o C.
Perubahan kenaikan temperatur adalah:
∆T = 0,16 x 45o = 7,2o C
54

55. Kenaikan temperatur akibat adanya hormonik adalah:
T = 45o x 7,2o =52 C
dan temperatur kerja akibat adanya harmonik adalah :
T’ = 25o + 52o = 77o C
10% di atas temperatur kerja semula.
2.
Ada beberapa macam teknik modulasi diantaranya : ASK, FSK, PSK, QPSK,
BPSK, QAM dan GMSK.
a) Phase Shift Keying (PSK), digunakan suatu jumlah terbatas berdasarkan
fase.
b) Frekeunsi Shift Keying (FSK), digunakan suatu jumlah terbatas
berdasarkan frekuensi.
c) Amplitudo Shift Keying (ASK), digunakan suatu jumlah terbatas
amplitudo.
3.
Fenomena optik non linier terjadi karena dua gelombang yang tidak lagi
hanya saling berinteraksi, dalam artian cahaya satu berinteraksi dengan
cahaya yang lainnya menghasilkan pola-pola interaksi, akan tetapi juga
berinteraksi dengan medium yang dilaluinya (Jenkins, 1957).
4.
Sebuah modulator cahaya magneto-optik spasila (MOSLM) adalah sebuah
perangkat programmable- real-time untuk modulasi amplitudo dan/ atau fase
dari sinyaloptik dua dimensi pada kecepatan tinggi
5.
Ada dua sumber cahaya yang dikenal dalam komunikasi optik: light emitting
dioda (LED) dan illuminating laser dioda (ILD) yang sering disebut laser.
Perbandingan karakteristik LED dan laser:
55

56. Light Emitting Dioda (LED):
1. Daya optik keluaran rendah
2. Penguatan cahaya tidak ada
3. Stabil terhadap suhu
4. Disipasi panas kecil
5. Arus pacu kecil
6. Life time lebih sedikit
7. Tidak compatible dengan fiber optik single mode sehingga tidak
cocok untuk komunikasi jarak jauh (long haul)
Light Amplication by Stimulation Emission of Radiation (LASER)
1. Daya optik keluaran besar
2. Terdapat penguatan cahaya
3. Kurang stabil terhadap suhu
4. Disipasi panas besar
5. Arus pacu besar
6. Lifetime lebih lama
7. Kompatible dengan fiber optik jenis single mode sehingga sangat
cocok digunakan untuk komunikasi jarak jauh.
56

57. Glosarium
Efek elektro-optik
perubahan dalam sifat bahan sebagai tanggapan
medan listrik yng bervariasi lambat dibandingkan
dengan frekuensi cahaya
Fiber Optik
Suatu materi, filament, ataupun bahan yang terbuat
dari glass atau serat kaca vang berdiameter lebih
kurang 120 micrometer dan digunakan untuk
mengantarkan jauh lebih banyak sinyal dalam
bentuk pulsa cahaya hingga mencapai lebih dari 50
kilometer tanpa memerlukan lagi bantuan perangkat
repeater (penguat sinyal).
Harmonik
Gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan
frekuensi
berbeda
yang
merupakan
perkalian
bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya
Laser
pembangkit cahaya produk sains dan teknologi
modern, yang dapat menghasilkan cahaya yang
mempunyai intensitas tinggi, bersifat koheren dan
monokromatis.
Modulasi
Proses pencampuran dua sinyal menjadi satu sinyal.
Biasanya sinyal
yang dicampur adalah sinyal
berfrekuensi tinggi dan sinyal berfrekuensi rendah.
Modulasi analog (AM)
Komunikasi yang mentransmisikan sinyal-sinyal
analog yaitu time signal yang berada pada nilai
kontinu pada interval waktu yang terdefinisikan
57

58. Modulasi digital
Suatu sinyal analog di modulasi berdasarkan aliran
data digital. atau proses penumpangan sinyal digital
(bit stream) ke dalam sinyal carrier.
Modulasi Frekuensi (FM) Satu cara memodifikasi/merubah Sinyal sehingga
memungkinkan
mentransmisikan
untuk
informasi
membawa
dan
ketempat
tujuan.
Frekwensi dari Sinyal Pembawa (Carrier Signal)
berubah-ubah menurut besarnya amplitude dari
signal informasi.
Modulator
suatu rangkaian yang berfungsi melakukan proses
modulasi, yaitu proses “menumpangkan” data pada
frekuensi gelombang pembawa (carrier signal) ke
sinyal informasi/pesan agar bisa dikirim ke penerima
melalui media tertentu (kabel atau udara), biasanya
berupa gelombang sinus.
Optik
Cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang
konsep cahaya
Optik nonlinier
Ilmu pengetahuan modern terbaru dengan fenomena
fisika yang terjadi akibat medan yang ditimbulkan
laser.
Serat optik
Saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat
dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih
kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk
mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke
tempat lain.
58

59. DAFTAR PUSTAKA
Agrawal, P.Govind. 2006. Nonlinier Fiber Optics Fourth Edition. New York:
Academic Press.
Francis T. S. Yu, Xiangyang Yang. 1997. Introduction to optical engineering.
Guenther, R.d. 1990. Modern Optics. JohnWilley and Sons.
Laud, B.B. Laser Dan Optik Nonlinier. Dialihbahasakan oleh Sutanto. 1988.
Jakarta : Universitas Indonesia.
T. Suhara, M. Fujimura. 2003. Waveguide Nonlinear-Optic Devices. USA:
Springer.
www.scribd.com/doc/38150044/Makalah-Optik (diakses tanggal 15 Februari
2012).
http://elektroindonesia.com/elektro/inst24.html ( diakses tanggal 20 Februari
2012).
http://id.wikipedia.org/wiki/Serat_optik ( diakse tanggal 14 maret 2012).
59

60. 60