Four Wave Mixing Four Wave Mixing (FWM) adalah suatu efek ketidaklinieran fiber optik. FWM dapat

diminimalkan pada sistem dense wavelength division multiplexing dengan menggunakan amplifier

Semiconductor Optical Amplifier (SOA) dengan mengatur parameter SOA, yaitu Optical Confinement Factor

(OCF) dan differential gain. Penelitian ini menunjukan differential gain pada 3,0 x 10-20 m

2 menghasilkan

level daya FWM minimal. Nilai parameter OCF berbanding lurus terhadap level daya FWM dan bit erro

rate. Semakin besar OCF, semakin besar pula level daya FWM dan bit error rate yang dihasilkan, sehingga

dapat menurunkan kinerja sistem. Nilai OCF maksimal yang dapat diberikan kepada sistem adalah 0,7

dengan Bit error rate 5,73 x 10-10 untuk Postline, 9,35 x 10-14 untuk Inline, dan 9,28 x 10-14 untuk Preline.

Kata kunci : Dense Wavelength Division Multiplexing, Differential Gain, Four Wave Mixing, Optical

Confinement Factor, Semiconductor Optical Amplifier

Irfan Nurdianto

Indonesian

Analisis Harga Pokok Produksi Rumah Pada

BAB IIIPERANCANGAN MODEL JARINGAN3.1 Prosedur Kerja Tugas AkhirGambar berikut memperlihatkan prosedur kerja Tugas Akhir yang berdasarkan padamulti methodological research di bawah ini.Gambar 3.1. Multi-methodological Research (Nunamaker dkk, 1991)(Sumber: Nunamaker, Chen, dan Purdin 1991)3.1.1 Theory BuildingPada tahap ini dilakukan literature review yang berasal dari buku, jurnal, prosiding,dan dokumen resmi ITU. Berdasarkan literature review yang didasarkan pada currentprogress atau penelitian-penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan Tugas Akhir ini.3.1.2 ObservationPada tahap observasi ini dilakukan pengumpulan data. Data diperoleh dari literaturereview yang bersumber dari buku, jurnal, prosiding, dan dokumen resmi ITU. Data yangObservationPengumpulanDataExperimentSimulasiModelJaringanTheoryBuildingLiteratureReviewMetodeSystemsDevelopmentMembuatModelJaringanIII-2diperoleh pada tahapan ini diperlukan nantinya untuk memodelkan jaringan yang akandibuat dalam Tugas Akhir ini.3.1.3 System DevelopmentPada tahap ini dilakukan pengembangan sistem dengan membuat model jaringanDWDM dengan menggunakan penguat optik SOA. Data-data yang diperoleh pada tahapansebelumnya (observation) dan dari literature review digunakan sebagai parameter set upuntuk memodelkan jaringan. Model jaringan dimodelkan dengan menggunakan softwaresimulasi optisystem, karena optisystem mempunyai kemampuan dalam menggantikanperan komponen dan peralatan nyata yang ketersediaannya terbatas. Disamping ituoptisystem juga dilengkapi dengan alat ukur virtual (virtual instrument). Model jaringanyang didesign pada tahapan ini selanjutnya akan disimulasikan.3.1.4 ExperimentPada tahapan ini dilakukan experiment dengan melakukan simulasi terhadap modeljaringan. Kemudian dilakukan simulasi dengan menggunakan komponen parameter SOAyang berbeda-beda. Hasil akhir dari Tugas Akhir ini adalah untuk mendapatkan suatumodel jaringan DWDM dengan menggunakan penguat optik SOA dengan kinerja yangoptimal yang mempunyai efek Four Wave Mixing (FWM) minimum dan dengan standardITU-T dengan nilai BER lebih kecil dari 10-9.3.2 Model Jaringan Optik dengan Teknologi DWDMGambar 3.2 di bawah ini menunjukkan rancangan model jaringan denganmenggunakan teknologi DWDM yng menggunakan penguat optik SOA (SemiconductorOptical Amplifier).III-3Gambar 3.2. Model jaringan Optik dengan Teknologi DWDM(Sumber: Surawan Adi Putra 2009)Berikut adalah penjelasan berdasarkan gambar di atas.Keterangan:1. Pseudo Random Bit sequence (PRBS)Pseudo Random Bit sequence (PRBS) digunakan untuk menghasilkan Bit dengan polatertentu. Merupakan komponen yang digunakan untuk membangkitkan sinyal digital.2. Non Return to Zero (NRZ)Non Return to Zero (NRZ) berfungsi untuk mengkodekan Bit-Bit informasi yangdikirim oleh PRBS. Teknik NRZ lebih banyak digunakan untuk pengkodeandibandingkan dengan RZ, karena NRZ lebih tahan terhadap noise dan tidak dipengaruhi oleh level tegangan.3. Mach Zehnder Modulator (MZM)Mach Zehnder Modulator (MZM) alat ini digunakan untuk memodulasi sinyal elektrikdari lasser yang membawa frekuensi yang telah diatur sedemikian rupa. Sehinggakeluaran sinyal berupa sinyal cahaya (optik) yang membawa frekuensi tertentu untukditransmisikan melalui fiber optik.4. Wavelenght Division Multiplexer (WDM MUX)Wavelenght Division Multiplexer (WDM MUX) perangkat ini digunakan untukmenggabungkan beberapa sinyal informasi dengan panjang gelombang yang berbeda-beda kemudian memisahkan kembali sinyal informasi tersebut sesuai dengan panjanggelombangnya.PRBS NRZPRBSCWlasser 1NRZMZMOACWlasser 2OAMZMWDMMUX OASMF SMF SMFOAIII-45. Single Mode Fiber (SMF)Single Mode Fiber (SMF) merupakan media transmisi yang digunakan untukmengirimkan sinyal informasi melalui kabel fiber optik. SMF digunakan karenamemiliki 1 mode propagasi cahaya, Yaitu merambat lurus sejajar dengan core.Sehingga rugi-rugi delay dapat di minimalkan.6. Semiconductor Optical Amplifier (SOA)Semiconductor Optical Amplifier (SOA) merupakan jenis penguat yang memilikibeberapa kelebihan dibandingkan dengan jenis penguat lain seperti EDFA yang biasadigunakan dalam komunikasi optik. Disamping itu SOA juga memiliki efekketidaklinieran salah satuya FWM. Dalam Tugas Akhir ini SOA digunakan sebagaipenguat sinyal informasi yang akan dikirimkan di penerima.Model jaringan pada gambar 3.2 di atas menunjukkan bahwa sinyal digital terlebihdahulu dibangkitkan oleh Pseudo Random Bit Sequence (PRBS) yang menghasilkanbilangan bit binner secara Random atau acak. Kemudian sinyal-sinyal digital tersebutdikodekan dengan Non Return to Zero (NRZ) menjadi sinyal–sinyal input elektrik yangakan ditransmisikan. NRZ digunakan karena tahan terhadap noise dan perubahan leveltegangan. Setelah itu sinyal diteruskan ke perangkat modulasi yaitu Mach ZehnderModulator (MZM). Perangkat ini berfungsi untuk memodulasi sinyal elektrik dari CWlaser yang telah membawa frekuensi tertentu dan telah diatur sedemikian rupa sehinggasinyal keluaran yang telah dimodulasi oleh MZM menjadi sinyal cahaya yang akanditransmisikan kedalam fiber optik begitu juga untuk intput CW laser 2.Kemudian sinyal-sinyal informasi tersebut digabungkan ke dalam blok diagramWDM MUX selanjutnya sinyal akan diteruskan ke fiber optik. Kemudian sinyal akandikuatkan menggunakan amplifier SOA. Letak amplifier SOA dalam Tugas Akhir inidilakukan pada postline yaitu penguatan di awal setelah perangkat WDM MUX, Inlineyaitu SOA terletak di antara dua fiber optik dan preline penguatan yang dilakukan dipenghujung setelah fiber optik.Dalam Tugas Akhir ini, simulasi pemodelan jaringan dilakukan dengan softwareoptysistem. Langkah ini dilakukan dengan tujuan agar mempermudah penulis dalammelakukan perhitungan dan pemodelan sebuah jaringan transport optik yangmenggunakan teknologi DWDM. Software ini dilengkapi dengan virtual instrument,sehingga untuk pemodelan jaringan optik murni yang menggunakan teknologi DWDMdapat dilakukan secara lancar dan mudah tanpa ada gangguan dari keterbatasan peralatan.III-53.3    Parameter Set Up3.3.1 Global ParameterBeberapa parameter dasar yang perlu diperhatikan sebelum melakukan simulasi.Tabel berikut akan menunjukan beberapa parameter yang harus diatur sebelum melakukansimulasi.Tabel 3.1. Global ParameterParameter Nilai UnitBit Rate 2500000000 Bits/sTime window 51,2 x 10-9 SSample rate 16 x 10-9 HzSequence length 128 BitsSamples per bit 64Number of samples 8192Bit Rate sistem yang digunakan pada Tugas Akhir ini diasumsikan sebesar 2,5Gbps.3.3.2 Parameter Continuous Wave (CW) LaserParameter CW laser harus diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil yangmaksimal dengan mengatur frekuensi serta channel spacing antar kanal masukan. Karenaakan berpengaruh pada panjang gelombang yang akan digunakan. Sehingga dapatmemaksimalkan kinerja dari CW laser yang membawa sinyal informasi yang akan ditransmisikan.Tabel 3.2. CW Laser ParametersParameter Nilai Unit KeteranganPower CW Laser -10 s/d 10 dBm Iterasi [0] 1550 nm - [1] 1550,2 nm Channel Spacing 0,2 nmPanjang gelombang yang akan digunakan adalah 1550 nm pada CW laser yangpertama dan dengan channel spacing yang diatur sebesar 0,2 nm. Kemudian pada laseryang kedua menggunakan frekuensi 1550,2 nm. Panjang gelombang 1550 nm digunakankarena dalam sistem komunikasi optik pada panjang gelombang tersebut memiliki atenuasiIII-6terkecil sehingga banyak engineer yang menggunakan panjang gelombang tersebut (AnneVilcot dkk, 2003).Sesuai dengan recomendasi ITU-T G.694.1 (2012) dalam sistem Multichannel,channel spacing yang digunakan pada sisem DWDM dirokemendasikan menggunakanbeberapa channel spacing yaitu 0,1 nm, 0,2 nm, 0,4 nm, 0,8 nm hingga mencapai 1,6 nm.Pada Tugas Akhir ini, model sistem diasumsikan menggunakan channel spacing 0,2 nm.3.3.3 Parameter WDM MUXDalam sistem komunikasi serat optik digunakan perangkat WDM MUX, yangberfungsi untuk memultiplexing-kan atau menggabungkan beberapa sinyal informasi yangakan ditransmisikan dalam sebuah fiber optik tunggal. Beberapa paremater yang harusdiperhatikan dalam perangkat WDM ketika akan membangun sebuah jaringan komunikasioptik. Diantaranya akan dilihatkan pada tabel 3.3 di bawah ini.Tabel 3.3. Parameter WDM MUXParameter Nilai UnitBandwidth 2,5 GHzPanjang gelombang 1 1550 nmPanjang gelombang 2 1550,2 nmPada perangkat WDM MUX beberapa parameter disesuaikan dengan kanalmasukan seperti panjang gelombang yang digunakan pada WDM MUX harus disesuaikanatau sama dengan panjang gelombang yang membawa sinyal informasi pada sumber, yaitupanjang gelombang operasi CW laser.3.3.4 Parameter Semiconductor Optical Amplifier (SOA)Amplifier yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah SOA. Pada SOA terdapatbeberapa parameter, yaitu optical confinement factor dan differential gain. Nilai dariparameter-parameter ini yang akan disesuaikan berdasarkan peneliti-peneliti sebelumnyayang berkaitan dengan Tugas Akhir ini untuk meminimalakan efek dari FWM yangdihasilkan dari penguatan SOA tersebut. Karena sealain memiliki beberapa keunggulanSOA juga memiliki kekurangan yang menyebabkan penguatan terhadap efek nonlinieritasfiber optik itu sendiri. Sehingga nantinya didapat kan hasil yang maksimal denganIII-7menekan level daya  FWM yang berasal dari penguatan SOA seminimal mungkin. Tabelberikut adalah data nilai parmeter yang memenuhi kriteria dalam komunikasi optik.Tabel 3.4. Data Parameter SOANo Data Parameter Simulasiopticalconfinementfactor (┌)differential gain (Ag)1 Gueorgui Toptchiyski (1999) 0,29 250 x10-22 m22 MARK .A (1999) 0,3 2,7 x10-20 m23 Amir R. Sharifi Pur Shirazi (2011) 0,4 2,5 x 10-20 m24 Alessandro Marques de Melo (2007) 0,35 3,0 x 10-20 m2Tugas Akhir ini menggunakan empat sumber referensi di atas. Nilai BER yangdiperoleh dengan parameter-parameter yang tersebut di atas adalah sebesar 1,06x 10-09untuk sumber jurnal Gueorgui Toptchiyski (1999), 1,19 x 10-18 untuk MARK A (1999),BER 3,35 x 10-10 untuk Amir R. Sharifi Pur Shirazi (2011), dan 1,40471 x 10-76 untuksumber jurnal Alessandro Marques de Melo (2007). Dengan 2 buah parameter SOA dari 4referensi di atas, akan dihasilkan 16 kombinasi nilai optical confinement factor dandifferential gain. Pada Tugas Akhir ini dilakukan simulasi terhadap model sistem untuk 16kombinasi tersebut.3.3.5 Parameter Fiber OptikAkibat ketergantungan indeks bias yang dihasilkan dari fiber optik, makamenimbulkan efek ketidaklinieran terutama fenomena FWM. Oleh karena itu perlumengetahui parameter yang mempengaruhi efek ketidaklinieran FWM. Parameter fiberoptik diperlihatkan pada tabel 3.5 di bawah ini.Tabel 3.5. Parameter Fiber OptikParameter Nilai UnitPanjang Fiber Optik 10 kmRedaman 0,2 dB/kmDispersi 1 ps/nm/kmDispersion slope 0,11 ps/nm2/kmEffective area 64 m2III-8Atenuasi  yang digunakan berdasarkan standar komunikasi optik sebesar 0,2 dBdidapat berdasarkan perhitungan di bawah ini.∝= 1,7 [ . ]∝= 0,153 dB/kmJadi ∝ = 0,2 - 0,153 = 0,0047 dB/kmSelisih dari 0,153 dB ke 0,2 dB untuk redaman adalah 0,047 dB yang jugadiasumsikan sebagai loss lain dalam sistem komunikasi optik, seperti loss absorpsi danmicrobending.3.4 Skenario Tugas AkhirSkenario Tugas Akhir ini dilakukan dengan cara memberi beberapa iterasi dayainput untuk CW laser untuk skenario kerja yang pertama. Untuk skenario kedua danselanjutnya daya pada sinyal input tidak diiterasi karena hanya mengatur parameter SOAseperti optical confinement factor dan differential gain untuk meminimalkan level dayaFWM yang dihasilkan dari penguatan SOA tersebut. Sehingga nantinya diharapkan dapatmeningkatkan kinerja dari sistem yang akan dibuat. Berikut ini adalah penjelasan dariskenario-skenario kerja dalam Tugas Akhir ini.3.4.1 Pengaruh Level Daya Input CW Laser terhadap Perubahan Level Daya FWMPada bagian ini, perencanaan simulasi dilakukan untuk melihat seberapa besarpengaruh dari daya input CW laser terhadap perubahan level daya sinyal FWM yangdihasilkan. Simulasi dilakukan dengan cara memberi beberapa iterasi pada daya input laseryaitu dari -10 dBm sampai 10 dBm serta dengan mengatur channel spacing sebesar 0,2nm. Gambar 3.3 di bawah ini memperlihatkan bentuk gambar dari skenario kerja pertamadari Tugas Akhir ini.III-9Gambar 3.3. Skenario Tugas Akhir Pertama(Sumber: Rika Susanti dkk 2012)Parameter daya input akan diatur pada CW laser, yang diperlihatkan pada tabel 3.2,sebelumnya daya pada CW laser akan di iterasi dari 10 s/d -10 dBm. Sistem ini dibanguntanpa menggunakan penguat SOA. Kemudian akan dilihat seberapa besar pengaruhtersebut terhadap perubahan level daya FWM yang timbul dari sistem yang telah dibuat.Selanjutnya kita akan melihat pada skenario kerja yang kedua yang akan dijelaskan padasub bab berikutnya.3.4.2 Pengaruh Perubahan Nilai Parameter SOA terhadap Perubahan Level DayaFWMPada skenario ini daya input CW laser tidak diiterasi dan diasumsikan daya keluaranCW laser sebesar 0 dBm, karena hanya akan melihat pengaruh perubahan nilai parmeterSOA terhadap level daya FWM yang dihasilkan dari sistem. Serta mengatur panjang fibersejauh 10 km dengan channel spacing antar kanal masukan sebesar 0,2 nm.Oleh karena itu skenario selanjutnya dilakukan dengan mengatur parameter-parameter SOA seperti optical confinement factor dan differential gain. Perameter tersebutakan diatur untuk mendapatkan level daya FWM minimum yang dihasilkan akibat daripengutan SOA. Penguatan sinyal informasi dengan menggunakan amplifier SOA akandilakukan secara Postline, Inline, dan Preline.Perubahan kedua nilai parameter tersebut didasarkan pada peneliti-penelitisebelumnya yang berkaitan dengan Tugas Akhir ini. Tentunya juga denganmempertimbangkan verifikasi jaringannya terhadap perubahan nilai parameter SOAtersebut. Sehingga nantinya, nilai parameter SOA optical confinement factor danIII-10differential gain yang didapat dari sumber jurnal-jurnal terkait Tugas Akhir ini layak untukdisimulasikan di optisystem. Gambar berikut menunjukan skenario Tugas Akhir kedua.Gambar 3.4. Skenario Tugas Akhir Kedua(Sumber: Michael j. Conelly 2004).Berdasarkan gambar skenario kerja di atas, bahwasannya penguatan akan dilakukandi tiga tempat yaitu postline, Inline dan preline. Beberapa parameter yang terdapat di SOAakan di gunakan dan diubah-ubah untuk mendapatkan level daya FWM seminimalmungkin. Parameter-parameter tersebut diantaranya optical confinement factor dandifferential gain untuk mendapatkan Level daya FWM terendah. Penguatan akandilakukan di tiga tempat seperti yang akan dijelaskan pada bagian sub bab di bawah ini.3.5 Aplikasi Amplifier SOA3.5.1 Penguatan PostlinePada bagian ini amplifier akan di letakkan setelah multiplexer WDM dan sebelumditeruskan ke fiber optik. Serta dengan mengubah-ubah beberapa parameter yang ada diSOA diantaranya optical confinement factor dan differential gain kemudian menetapkannilai dari parameter-prameter tersebut Untuk mendapatkan level daya FWM yangseminimal mungkin pada penguatan postline.3.5.2 Penguatan InlineSelanjutnya untuk penguatan inline amplifier SOA terletak di antara dua buah fiberoptik. Kemudian nilai dari parmeter-parameter SOA seperti optical confinement factor dandifferential gain juga akan dirubah-rubah sehingga nantinya didapatkan nilai parameterIII-11SOA yang sesuai untuk menekan level daya FWM seminimal mungkin yang terjadi padasistem.3.5.3 Penguatan PrelineSama seperti penguatan postline dan Inline, Pada posisi preline penguatan akandilakukan di penghujung fiber optik dan parameter-parameter yang ada di SOA sepertioptical confinement factor dan differential gain akan diubah-ubah untuk menghasilkanlevel daya FWM yang minimum.3.6 Model JaringanPemodelan jaringan pada Tugas Akhir ini, terdapat beberapa iterasi daya pada CWlaser untuk skenario kerja pertama, dan untuk skenario kerja kedua daya input tidak diiterasi. Dikarenakan hanya mengatur parameter SOA untuk dapat menghasilkan level dayaFWM terkecil akibat proses amplifikasi sinyal informasi. Berikut ini perancangan modeljaringan yang akan ditunjukan pada gambar 3.5, 3.6, dan 3.7 akan dibuat skema pengutandaya sinyal pada postline, Inline, dan preline. Berikut adalah gambar perencanaan modeljaringan.Gambar 3.5. Postline Amplifikasi di OptisystemIII-12Gambar 3.6. Inline Amplifikasi di Optisystem(Sumber: Optisystem 2010)Gambar 3.7. Preline Amplifikasi di Optisystem(Sumber: Optisystem 2010)

ANALISIS FOUR WAVE MIXING DENGAN PENGUAT SEMICONDUCTOR OPTICAL

AMPLIFIER PADA JARINGAN DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING

http://repository.uin-suska.ac.id/3649/4/BAB%20III%20Metode%20dan%20Perancangan.%20ok.pdf

ANALISIS FOUR WAVE MIXING DENGAN PENGUAT SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER PADA JARINGAN DENSE WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Analisis Harga Pokok Produksi Rumah Pada