Dalam mempelajari waveguide optik, kita harus mengetahui beberapa persamaan penting yang biasa digunakan pada perancangan waveguide optik seperti, persamaan Maxwell, persamaan gelombang vektorial, dan juga persamaan Boundary Condition untuk elektromagnetik. Dalam posting kali ini akan dijelaskan tentang persamaan Maxwellnya dulu, untuk persamaan lainnya akan dijelaskan lain waktu.

Persamaan Maxwell

Medan listrik E (dalam volt per meter), medan magnet H (amper per meter), kerapatan medan listrik D (coloumb per meter), dan kerapatan medan magnet B (amper per meter persegi) yang memiliki hubungan satu dengan lainnya melalui persamaan berikut ini :

                                   

                                     

Dimana permitifitas  dan permibialitas  didefinisikan sebagai

                                   

                                   

Rapat arus J (dalam amper per meter persegi) pada sebuah material konduktif diberikan dengan persamaan

                                   

Dari persamaan-persamaan tersebut didapatkan persamaan Maxwell untuk  medan elektromagnetik [1] :

                                   

                                   

Referensi

(1) Kawano, Kenji and Kitoh, Tsutomu. Introduction to Optical Waveguide Analysis. John Wiley, New York. 2001.

Suatu saat, Einstein dan Mr Bean duduk berdampingan didalam sebuah penerbangan.

 

Einstein mengajak memainkan sebuah permainan.

 

Einstein: Aku akan mengajukan satu pertanyaan, jika Anda tidak tahu

jawabannya maka Anda membayar saya hanya $ 5, dan jika saya tidak

tahu jawabannya, saya akan membayar Anda $ 500.

 

Einstein mengajukan pertanyaan pertama:

Berapa jarak dari Bumi ke Bulan?

 

Mr. Bean tidak mengucapkan sepatah

kata pun, merogoh saku, mengeluarkan $ 5.

 

Sekarang, giliran Mr. Bean...

 

Dia bertanya kepada Einstein:

 

Apakah yang naik ke atas bukit dengan

3 kaki, dan akan turun di 4 kaki?

 

Einstein melakukan pencarian internet, dan meminta semua

teman-temannya yg cerdas. Setelah satu jam ia memberikan

Mr Bean $ 500.

 

Einstein sambil penasaran bertanya:

Nah, jadi apa naik keatas bukit dengan tiga kaki dan

turun dengan empat kaki ??

 

Mr Bean merogoh saku, dan memberikan Einstein $ 5.

Filter aktif RC adalah rangkaian pemilah frekuensi yang komponen-komponen pasifnya terdiri dari tahanan ( R ), kapasitor ( C ) dan Op Amp sebagai komponen aktifnya. Tidak digunakannya induktansi merupakan suatu keuntungan terutama dalam fabrikasi rangkaian terpadu. Ada empat jenis filter yang mempunyai tanggapan frekuensi ideal seperti ditunjukkan pada Gambar-1 dibawah ini:

Tanggapan frekuensi filter ideal pada Gambar-1 tersebut:

1. Lewat bawah (Low Pass), keluaran filter (yang mungkin merupakan penguatan), yang dinyatakan oleh H(j2pf) muncul untuk frekuensi-frekuensi rendah, dalam gambar ditunjukkan dari frekuensi nol sampai frekuensi batas atas f_H.
2. Lewat pita (Band Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2pf) muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas f2.
3. Lewat atas (High Pass), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2pf) muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas tak terhingga.
4. Eliminasi pita / penolakan pita (Band Rejection), keluaran filter yang dinyatakan oleh H(j2pf) tidak muncul untuk frekuensi-frekuensi antara frekuensi batas bawah f1 dan frekuensi batas atas f2.

Pada kenyataannya, tanggapan frekuensi sebuah filter tidak seideal seperti yang ditunjukkan pada Gambar-1. Tanggapan H(j2pf) tidak tetap besarnya, bervariasi antara harga maksimum H0 dan H1. Beda antara H0 dan H1 dinamakan kerutan (ripple). Untuk lebih jelasnya pada Gambar-2 akan terlihat karakteristik yang sesungguhnya dari suatu filter lewat bawah (Low Pass).

Sebenarnya nasihat yang berharga Rp.  ¼  Milyar ini sudah lama sekali diberikan oleh salah seorang penemu konsultan manajemen, Ivy Lee. Sekitar 65 tahun yang lalu, Ia memberikan jasa konsultasi kepada Charles Schwab, Presiden Betlehem Stell. “Tuliskan apa yang harus Anda kerjakan besok. Berikan nomor berdasarkan prioritas, kerjakan nomor satu, lalu ikuti nomor dua, dan seterusnya,” kata Ivy Lee.

Lee kemudian meminta Schwab untuk mencoba teknik yang diberikannya itu. Untuk masalah pembayaran, Lee meminta kepada presiden Betlehem Stell teersebut untuk mengirimkan cek sesuai sebagai harga konsultasi yang telah diberikannya, senilai dengan yang dianggap patut dan sesuai dengan manfaat teknik pembuatan jadwal harian bagi sukses hidup dan usahanya.

Dalam waktu beberapa minggu, Lee menerima cek senilai $25.000 (setara dengan Rp. 250 juta) dari Schwab.

Cerita tersebut diambil dari buku Life Skills yang ditulis oleh Richard J. Leider. Mungkin metode yang simple ini jarang kita lakukan. Padahal metode penyusunan jadwal harian ini bernilai besar sekali untuk kita yaitu, Rp ¼ Milyar. Kita cukup dengan menyisihkan waktu beberapa menit saja untuk membuat jadwal harian kita untuk esok hari.

Mulailah dari sekarang untuk menyusun jadwal harian. Anda telah memiliki teknik sukses senilai 250 juta rupiah. Manfaatkanlah!

 

“If you fail to plan, you are planning to fail.

Jika Anda gagal dalam berencana, Anda sedang berencana untuk gagal.”

Untuk mengetahui nilai kapasitansi kapasitor, beberapa kapasitor memiliki nilai kapasitansi dalam farad yang langsung tercetak  pada komponennya. Kapasitor yang langsung tercetak nilai kapasitansinya biasanya memiliki ukuran yang besar sehingga terdapat tempat yang cukup untuk mencetak nilai kapasitor dan juga lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco, disana dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v.

Akan tetapi, Kapasitor  yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Untuk yang bertuliskan dua angka saja, maka satuannya adalah pF (pico Farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah  47 pF. 

Untuk kapasitor yang bertuliskan 3 digit pada bagian badan kapasitornya, maka angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya pada kapasitor keramik tertulis 104 seperti terlihat pada Gambar-1, maka  kapasitansinya  adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau = 100nF.

Gambar-1. Kapasitor yang Memiliki Kode 104

            

Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada Tabel-1 berikut.

Kode Pada Kapasitor	Nilai
nn (angka dari 01 - 99)	nn pF
101	0,0001 µF
102	0,001 µF
103	0,01 µF
104	0,1 µF
221	0,00022 µF
222	0,0022 µF
223	0,022 µF
224	0,22 µF
331	0,00033 µF
332	0,0033 µF
333	0,033 µF
334	0,33 µF
471	0,00047 µF
472	0,0047 µF
473	0,047 µF
474	0,47 µF

Tabel-1. Nilai Kapasitansi Kapasitor

Pada beberapa jenis kapasitor ada juga yang menggunakan toleransi yang biasanya menggunakan kode huruf. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada Tabel-2 berikut.

Tabel-2. Toleransi Kapasitor

Baiklah.. Cukup sekian postingan tentang Cara Membaca Nilai Kapasitansi Kapasitor. Terima kasih sudah membacanya.

Ketertarikan terhadap modulator optik yang memiliki performa yang tinggi telah dimulai sejak 1990. Ketertarikan ini dikarenakan kebutuhan yang besar terhadap modulator ini untuk sistem komunikasi. Sebagai contoh yaitu dalam merancang sistem telekomunikasi yang murah di dalam ruangan (indoor), maka dibutuhkan sebuah instalasi Multi Mode Fiber (MMF). Sistem MMF ini membutuhkan sebuah modulator optik dengan panjang gelombang 850 nm untuk indoor gigabit ethernet sistem [1].

Secara umum, terdapat empat jenis modulator optik. Modulator tersebut yaitu : (1) electro-optics, (2) acousto-optics, (3) magneto-optics, dan (4) electro-absorption [2]. Electro-Absorption Modulator (EAM) merupakan modulator yang memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan modulator lainnya. EAM memiliki keunggulan yaitu : modulasi berkecepatan tinggi, pengaturan dengan tegangan rendah, extinction ratio yang tinggi, dan mudah diintegrasikan dengan device lainnya.

Electro-Absorption Modulator (EAM) bekerja menggunakan prinsip dasar efek electroabsorption yaitu perubahan koefisien absorpsi berdasarkan pada perubahan medan listrik. Pada bulk semiknduktor, absorpsi disebabkan oleh bergeraknya elektron ke energi yang lebih rendah seiring dengan bertambahnya medan listrik yang disebabkan oleh kombinasi dari absorpsi band-to-band dan proses tunneling (Franz-Keldysh effect) [3].

Sedangkan pada quantum well (QW), transisi energi antara elektron dan hole yang terperangkap (confined) pada energi level berkurang ketika terdapat medan listrik yang diberikan pada growth direction (Quantum Confined Stark Effect, QCSE) [3]. Efek ini diilustrasikan pada Gambar-1.

 

Gambar-1. Quantum well band edges, quantum levels, dan elektron dengan fungsi gelombang (kanan) dan tanpa fungsi gelombang (kiri) yang diberikan medan listrik F (E g-bulk band gap, E ph-transition energy) [3].

Pada stark effect, ketika medan listrik bertambah, overlap dari fungsi gelombang (wavefunction) elektron dan hole berkurang seiring dengan berkurngnya kekuatan absorpsi pada energi transisi. Ketebalan dari quantum well memberikan keuntungan tersendiri untuk sensitifitas medan yang tinggi (efisiensi modulasi yang tinggi) dimana semakin tipis quantum wellnya akan memberikan absropsi yang lebih besar.

Penguatan absorbsi pada quantum well tersebut dikarenakan formasi dari pasangan elektron-hole (excitons) pada quantum well. Dibandingkan dengan bulk material, modulator tipe quantum well QCSE memiliki effisiensi modulasi yang tinggi (drive voltage yang rendah), namun, modulator ini memiliki optikal bandwidth yang tidak terlalu lebar. 

Untuk penjelasan lebih lanjut, tunggu postingan selanjutnya ya.. Oia, kalau ada yang mau komentar untuk postingan ini agar lebih bagus bisa ditulis dibawah.

DAFTAR REFERENSI

[1] C. Lethien, J-P. Vilcot, D. Decoster, ”850 nm Transmission Type ElectroAbsorption Modulator on SiO2 subtrate,” Abs. 227, 205th Meeting, © 2004 The Electrochemical Society, Inc.

[2]  B.E.A. Saleh and M.C. Teich, “Fundamentals of photonics,” John Wiley & Sons,Inc., ISBN 0-471-83965-5, 1991.

[3] J. Piprek, Y.-J. Chiu, S.-Z. Zhang, J. E. Bowers, C. Prott, and H. Hillmer, “High-Efficiency MQW Electroabsorption Modulators,” Electrochemical society proceedings, vol. 2002-4, pp.141-149.

Mungkin masih banyak yang belum mengetahui tentang Waveguide Optic. Padahal  sudah cukup banyak aplikasi yang memanfaatkan struktur Waveguide Optic, seperti kabel serat optik, Electroabsorbtion Modulation (EAM), dll.

Secara harfiah, makna dari Waveguide Optic (Pandu Gelombang Optik) adalah struktur fisik yang memandu gelombang elektromagnetik dalam spektrum optik. Berikut Gambar contoh Waveguide Optic yang berupa Electroabsorbtion Modulation (EAM).

Gambar-1. Contoh Waveguide Optic

Waveguides optic dapat diklasifikasikan menurut geometri (planar, strip, atau fiber waveguides), mode struktur (single-mode, multi-mode), distribusi indeks bias (step-indeks atau gradien indeks) dan material (kaca, polimer, semikonduktor).

Untuk penjelasan lebih lanjut, tunggu postingan selanjutnya ya.. Oia, kalau ada yang mau komentar (baca : komentarnya yang membangun ya..) untuk postingan-postingan saya, silahkan tulis dibawah.