APLIKASI DIRECTIONAL DOUBLE COUPLER SERAT OPTIK MULTIMODE

SEBAGAI SENSOR KEMOLARAN LARUTAN NaCl

Retno Fatma Megawati (1109 100 035) Dosen Pembimbing : Drs. Gatut Yudoyono,M.T.

Pendahuluan

• Keunggulan serat optik • Sensor serat optik • Directional coupler dimanfaatkan sebagai

sensor pergeseran mikro (samian, 2008) dan getaran berbasis modulasi intensitas (Hariyanto, 2011)

• Pengembangan directional double coupler (rahayu, 2013)

Permasalahan • Bagaimana pembuatan directional double coupler hasil

fabrikasi sebagai sensor kemolaran? • Bagaimana pengujian directional double coupler hasil

fabrikasi sebagai sensor kemolaran?

Tujuan Membuat dan mengujikan directional double coupler dari serat

optik step-index multimode tipe FD-620-10 hasil fabrikasi sebagai sensor kemolaran

Serat Optik Serat Optik adalah pandu gelombang dielektrik

yang terbuat dari bahan silica atau plastik yang berbentuk silinder

Berdasarkan Struktur Indek Bias dan Moda yang Terpandu pada Serat Optik

Step-Index

Step-Index

Singlemode

Multimode

Gradded-Index Multimode

Pemanduan Cahaya dalam Serat Optik

Prinsip Total Internal Reflection (pemantulan dalam total). Proses terjadinya pemantulan dalam total bergantung pada sudut kritis

== −

1

21sinnn

ci θθ

Directional Coupler • DC dibuat dari serat optik singlemode maupun

multimode dengan cara menggabungkan (fused) kedua buah serat optik yang telah dilukai dengan panjang daerah interaksi dan lebar gap yang sama

• Jika dilewatkan sumber cahaya, maka cahaya akan ter-couple atau tergandeng dari serat optik satu ke serat optik yang lain

Parameter Directional Coupler

Desain Jumlah Port

CR (%)

Toleransi CR

Le (dB)

2 x 2 Single Mode

2 0,5

2 - 15 %

2 0,25 0,007 - 1

2 0,1

2 x 2 Multimo

de

2 0,5

5 – 10 %

< 1 2 0,25

2 0,1 2 0,063

Coupling ratio (CR) adalah proporsi perbandingan antara daya input terhadap masing-masing daya output Excess loss (Le) adalah rugi daya total 22

2

AB

B

PPP

CR+

=

+−=

1A

BAe P

PPlog10L 22

Rugi Daya dalam Serat Optik

Pembengkokan

Microbending Macrobending

Hamburan

Rugi Daya akibat Gelombang Evanescent

saat sinar menjalar pada serat optik, sebagian gelombang akan terserap kedalam cladding dan energi gelombang menghilang secara eksponensial.

dp

−=

pz d

zEE exp0

( ) 22sin2 nnd p

−=

θπλ

Semakin dalam penetrasi gelombang evanescent semakin kecil intensitas cahaya yang terpandu (ditransmisikan) pada serat optik

Hubungan antara Konsentrasi Larutan dengan Indek Bias

Ketika suatu zat dilarutkan pada

pelarut maka ada besaran-besaran fisis yang berubah yaitu

massa jenis / kerapatan, kekentalan,

tekanan uap, titik didih, dan titik beku

(Yunus, 1988)

ALAT DAN BAHAN Alat :

• Pengupas serat optik,

• Cutter, • Gelas ukur 500 ml, • Neraca digital, • Kapas, • Penjepit buaya, • Lem perekat, • Spatula • Kertas gosok

Alat : • Fiber Optic Sensor

BF5R-D1-N • Power Supply DC 12

Volt • Gelas ukur 250 ml.

Bahan : • NaCl 99,5% • Aquades • Alkohol 70% • Directional Double

Coupler (DDC) dari Optical Fiber Multimode FD-620-10 dengan panjang kopling 3,4 cm

Pembuatan Probe Sensor

Pembuatan Larutan NaCl

Pengujian sebagai Sensor Kemolaran

Pembuatan Probe Sensor

Karakterisasi DDC

Persiapan Alat dan Bahan

Pengupasan Jaket dengan lebar kupasan sesuai variasi

yang digunakan

Pemolesan dengan Alkohol 70 %

Karakterisasi

Pengupasan Jaket dengan lebar kupasan 1cm

Pengupasan Cladding

Pemolesan dengan Alkohol 70 %

Pengujian sebagai sensor kemolaran

Pembuatan Larutan NaCl

Persiapan Peralatan dan Bahan

Menimbang NaCl

Pelarutan NaCl dalam 150 ml Aquades

Larutan NaCl

Pengujian sebagai Sensor Kemolaran

Start

Pembuatan Probe Sensor + Pembuatan

Larutan NaCl

Pemasangan BF5R-D1-N sebagai Sumber Cahaya dan Detektor

Pengujian sensor dengan variasi kemolaran Larutan NaCl

Hasil

Data Hasil Karakterisasi Parameter DDC

Jenis DDC Input

Coupling Ratio (CR) (%)

Excess Loss (Le) (dB)

BF5R-D1-N (1)

BF5R-D1-N (2)

BF5R-D1-N (1)

BF5R-D1-N (2)

DDC 1

A1 0,479 0,531 0,1461 0,1489 A2 0,478 0,471 0,1219 0,1259 B1 0,481 0,484 0,1416 0,1380 B2 0,492 0,488 0,1448 0,1407

DDC 2

A1 0,490 0,474 0,1365 0,1692 A2 0,478 0,439 0,1181 0,1148 B1 0,491 0,471 0,1384 0,1081 B2 0,481 0,492 0,1200 0,1478

Pengujian sensor saat pengupasan jaket pada DDC

050

100150200250300350400450

0 2 4 6

Day

a K

elua

ran

(a.u

)

Konsentrasi (M)

0,5 cm1 cm2 cm2,5 cm

Normalisasi Hasil Pengujian sensor saat pengupasan jaket pada DDC

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

1

1.01

0 2 4 6

Day

a K

elua

ran

(a.u

)

Konsentrasi (M)

0,5 cm1 cm2 cm2,5 cm

Normalisasi Hasil Pengujian Sensor saat pengupasan jaket dan cladding pada DDC

0.910.920.930.940.950.960.970.980.99

11.01

0 2 4 6

Day

a K

elua

ran

(a.u

)

Konsentrasi ( M )

Pengupasan jaket danCladding panjang 1 cm

Hubungan Daya Keluaran dengan Konsentrasi Larutan pada sensor dengan daerah kupasan

jaket dan jaket-cladding sepanjang 1 cm

0.910.920.930.940.950.960.970.980.99

11.01

0 1 2 3 4 5 6

Day

a K

elua

ran

(a.u

)

Konsentrasi (M)

probe 1probe 2

KESIMPULAN • Sensor serat optik directional double coupler mampu

digunakan sebagai sensor kemolaran • Semakin besar konsentrasi larutan NaCl, semakin

besar pula rugi daya yang dideteksi • Semakin besar panjang kupasan jaket, semakin besar

pula rugi daya yang dideteksi • Respon probe sensor dengan daerah kupasan pada

jaket dan cladding lebih sensitif dibandingkan dengan probe sensor dengan daerah kupasan pada jaket

SARAN

• Variasi yang digunakan dalam penelitian ini dapat dikembangkan lagi, sehingga bisa mendapatkan daerah kerja sensor yang optimal.

TERIMA KASIH