Category: Optical Communication Assigment

 

Muhammad Taufiq Al Kautsar                                                                                                                                              1101120250                                                                                                                                                                             S1 TT 3605

 

1.2 A WDM optical transmission system is designed so that each channel has aspectral width of 0.8 nm. How many wavelength channels can be used in the C-band?
answer :

Wavelength range of C-Band is 1525-1565 nm or 40 nm bandwidth. So, wavelength channels that we used if each channel has aspectral width of 0.8 nm is :
(40 nm)/(0.8 nm)= 50 wavelength channels

1.4 A sine wave is offset 1/6 of a cycle with respect to time zero. What is its phase in degrees and in radians?
answer :
Complete cycle is 360 degrees.
If A sine wave 1/6 cycle, then the phase is :
1/6 x360=60 degrees
60 x 2π/360=1.047 radian

1.6 What is the duration of a bit for each of the following three signals which have bit rates of 64 kb/s, 5 Mb/s, and 10 Gb/s?
answer :

1.8 (a) Convert the following absolute power levels to dBm values: 1pW, 1nW, 1mW, 10 mW, 50 mW.
(b) Convert the following dBm values to power levels in units of mW: -13 dBm, -6 dBm, 6 dBm, 17 dBm.
answers :

1.10 A signal passes through three cascaded amplifiers, each of which has a 5 dB gain. What is the total gain in dB? By what numerical factor is the signal amplified?
Answers :
cascade amplifier :

1.12 A transmission line has a bandwidth of 2 MHz. If the signal-to-noise ratio at the receiving end is 20 dB, what is the maximum data rate that this line can support?
Answers :

1.14 To insert low-speed signals such as 64 kb/s voice channels into a SONET frame, 84 columns in each SPE are divided into seven groups of 12 columns. Each such group is called a virtual tributary.
(a) What is the bit rate of such a virtual tributary?
(b) How many 64 kb/s voice channels can a virtual tributary accommodate?
(c) What is the payload efficiency?
Answers :

(a) each group has bit rate around 6.912 Mb/s
(b) voice channels that can be accommodate by virtual tributary is :
voice channels = (6.912 x 106) / 64000 = 108 voice channels
(c) payload efficiency :
Payload Efficiency is ratio between the payload (P) and Effectively sent data (D)
PE = P/D

Ketebalan efektif dari sebuah fiber optik dapat dinyatakan dengan rumus

 

dimana : n1, n2 adalah indeks bias dari core dan cladding.  ( n1 dan n2 dapat diganti dengan NA)                                      a adalah jari jari core.                                                                                                                                                           λ adalah panjang gelombang dari propagasi cahaya yang melalui fiber.

 

Mari mengingat kembali bahwa tebal efektif dari fiber/serat dapat dianggap sama rumusnya dengan parameter yang disebut sebagai frekuensi ternormalisasi yang akan menentukan frekuensi cut-off. Saat nilai frekuensi ternormalisasi lebih besar dari 2.405 (v > 2.405) maka mode yang digunakan adalah multimode, apabilia dibawah 2.405 maka singlemode lah yang digunakan.

Contoh soal :

1. Diketahui diameter core 10 mikrometer, mempunyai numerical aperture sebesar 1 %, dan mempunyai 3 panjang gelombang dimana berturut-turut 850 nm,1300nm, dan 1550 nm . Hitung besar v pada masing2 panjang gelombang dan tentukan jenis mode yang digunakan

Answer

a = D/2 = 10mikrometer : 2 = 5 mikrometer

V1 = {(2 x 3.14 x 0.000005)/0.00000085} x 1% = 0.369411765

V2 =  {(2 x 3.14 x 0.000005)/0.0000013} x 1% = 0.241538462

V3 =  {(2 x 3.14 x 0.000005)/0.00000155} x 1% = 0. 202580645

 

sumber : Modul 1 praktikum Sistem Komunikasi Serat Optik                                                                                                        Slide kuliah Sistem Komunikasi Optik ,kode dosen TON

 

 

Numerical aperture (NA) dari sebuah serat optik digunakan untuk mengukur jumlah atau kuantitas cahaya yang dapat ditangkap oleh serat optik tersebut. NA merupakan sebuah dimensionless number, yaitu sebuah besaran tanpa unit fisik, hanya murni sebuah bilangan.

Secara umum numerical aperture (NA) dapat dirumuskan sebagai berikut:

Persamaan 1

dengan θ adalah cone (kerucut) dari sudut penerimaan, n adalah indeks bias dari medium cahaya datang.

Cahaya masuk dari medium dengan indeks bias n₀ dan sudut kemiringan θ_i. Karena indeks bias antara medium datangnya cahaya (n₀) berbeda dengan indeks bias core (n₁) maka terjadilah pembiasan sinar dengan sudut bias sebesar θ_r. Kejadian tersebut memenuhi persamaan 2.

Persamaan 2

Sinar yang dibiaskan tersebut kemudian menumbuk core-cladding interface. Jika sudut datang tersebut lebih kecil dari sudut kritis, maka cahaya tersebut akan dibiaskan kembali. Cahaya yang dibiaskan tersebut disebut dengan istilahunguided ray. Sedangkan jika sudut datang tersebut lebih besar dari sudut kritis, maka cahaya akan dipantulkan sempurna. Cahaya yang dipantulkan sempurna ini disebut dengan istilah guided ray. Nilai dari sudut kritis dapat dicari melalui persamaan 3.

Persamaan 3

dimana n₁ adalah core indeks dan n₂ adalah cladding indeks.

Dari gambar 1 diatas nilai dari NA dapat dirumuskan sebagai berikut:

Persamaan 4

Untuk nilai n₁ mendekati nilai n₀, NA dapat dirumuskan sebagai berikut:

dengan,