indeks biasan

Basic Optical Laws

Basic Optical laws (sambungan)
Kelajuan cahaya bergantung kepada indeks
biasan (refraction index) sesuatu bahan, bahan,
n.
• n = C dimana: dimana:
C – halaju cahaya dlm vakum
νν νν - halaju cahaya dlm bahan
n – indeks biasan
• bila n > 1, cahaya akan merambat secara
lebih perlahan dalam bahan tersebut.

Jadual indeks biasan bagi bahan-bahan yang biasa digunakan
Medium Index of Refraction
Vacuum 1.0
Air 1.0003 ( ≈1.0 )
Water 1.33
Ethyl alcohol 1.36
Fused quartz 1.46
Glass fiber 1.5-1.9
Diamond 2.0-2.42
Silicon 3.4
Gallium-arsenide 3.6

• Perambatan cahaya dalam gentian optik
menggunakkan Hukum Snell.
Hukum Snell (Snell’s (Snell s Law)
Apabila cahaya menembusi 2 bahan yang berlainan
ketumpatan,
ketumpatan,
maka cahaya itu akan dibiaskan. dibiaskan
n1 sin θ1 = n2 sin θ2 n1 = indeks biasan bagi bahan 1
n2 = indeks biasan bagi bahan 2
θ1 1 = sudut masukan (darjah darjah)
θ2 = sudut keluar (darjah darjah)

Medium n 2
Medium n 1
Sinaran tuju
Normal
θ 2
( n 1 < n 2 )
θ 2
θ 1
(sudut tuju sinaran )
Model untuk Hukum Snell
( n 1 = n 2 )
( n 1 > n 2 )
sinaran
keluar

SUDUT KRITIKAL (GENTING)
Critical Angle
• Ditakrifkan sebagai sudut tuju minima di mana
pancaran cahaya terhadap kedua2 bahan
mampu menghasilkan sudut biasan sebanyak
90 o atau lebih. lebih
• Sudut genting akan wujud
n 2
n 1
Cahaya
masukan
Garisan Normal
θ 1 =θ C
(minimum)
θ 2
Cahaya keluar

Pantulan Dalam Penuh (TIR)
Total Internal Reflection
• Apabila sudut cahaya masuk(sudut tuju) tuju)
Ө1, 1,
melebihi nilai sudut genting Өc, c, maka pantulan
dalam penuh (total internal reflection) akan
terhasil. terhasil
n 2
n 1
Cahaya masuk
θ 1 >θ C
N1 > N2
Pantulan Dalam
Penuh (TIR)

Syarat2 untuk TIR berlaku
i. Indeks biasan dalam bahan 1 mestilah lebih
besar drp indeks biasan bagi bahan 2 :
n1 > n2
ii. Sudut cahaya masuk (incidence angle)
mestilah lebih besar atau sama dengan sudut
genting(critical angle):
θ 1 ≥ θc

Bukaan Numerikal (NA)
Numerical Aparture
• Untuk mengetahui sudut masukan yang
sesuai supaya perambatan cahaya boleh
berlaku dalam gentian optik. optik
• Nilai NA dikira dari ‘0’ hingga ‘1’,. ,.

Bukaan Numerikal (NA)

Klasifikasi kabel fiber optik
• 3 kategori fiber optik
i. single mode step index
- hanya satu laluan cahaya
- untuk kegunaan penghantaran jarak jauh
- agak sukar untuk dikendalikan
- applikasi – syarikat2 telefon, syarikat2
CATV.

ii. Multimode step index
• Mempunyai lebih drp satu laluan cahaya
• Step indeks – indeks biasan yang
seragam di dalam teras
• Untuk kegunaan jarak dekat
• Senang dikendalikan
• Banyak untuk aplikasi LAN
• Penggunaan yang amat meluas.

iii. Multimode graded index
• Graded index – indeks biasan di daam
teras tidak seragam
• Untuk kegunaan penghantaran data jarak
dekat.
• Senang dikendalikan
• Untuk aplikasi LAN (Local Access
Network)
• Untuk kadar denyut yang sangat tinggi.

KELEBIHAN FIBER OPTIK

i. Lebar jalur (bandwidth) yang
luas
Fiber optik mempunyai lebar jalur yang luas.
Oleh itu, ia lebih kerap digunakan sebagai
interface terutamanya pada perhunungan
jarak jauh.
Lebar jalur yang luas membolehkan lebih
banyak maklumat dapat dihantar memlaui
fiber optik dalam bentuk kumpulan saluran
yang banyak.

ii. Kehilangan kuasa yang rendah (less loss)
Kehilangan kuasa dalam kabel fiber
optik adalah rendah berbanding kabel
lain. Ini mengurangkan penggunaan
pengulang.Pengulang ditempatkan di
antara jarak antara 120km setiap satu.
satu

iii. Saiz diameter yang kecil dan ringan
• Fiber optik mempunyai saiz sehalus
sehelai rambut manusia dan disaluti
dengan salutan (cladding) yang berfungsi
sebagai pelindung.
• Ia lebih ringan dan kurang isipadu tetapi
mampu membawa jumlah maklumat sama
dengan kabel kuprum.

Sambungan………
• Kabel telefon yang berdiameter 3 in yang
terdiri drp 900 twisted pair wires boleh
diganti dengan hanya satu kabel fiber
optik berdiameter 0.005 in.
• Ianya bukan sahaja mempunyai kos yang
murah malah penjimatan dari segi
penyimpanan dan pengangkutan.

iv. Terhindar daripada gangguan induktif
• Penghantaran melalui fiber optik bebas
drp hingar kerana ia tidak bersifat seperti
antena yang menerima gangguan radio
frekuensi atau gangguan elektromagnetik.
• Ia juga terhindar drp gangguan tenaga
elektrik disebabkan oleh pencahayaannya.
• Dapat beroperasi dalam persekitaran yang
terdapat hingar elektrik seperti
persekitaran nuklear.

v. Pemancaran yang berkualiti tinggi
• Pemancaran yang dihasilkan berkualiti
tinggi diseababkan fiber optik terhindar drp
hingar.
• Sistem komunikasi yang dihasilkan
berkualti lebih tinggi berbanding dengan
talian penghantaran biasa dan gelombang
mikro.

vi. Kos yang murah
• Kos untuk pemasangan kabel fiber optik
adalahlebih murah bagi jangka masa
panjang. Ini kerana kabel fiber optik tidak
berlaku pengoksidaan dan tahan lebih
lama.

vii. Jangka hayat yang lebih panjang
• Fiber optik mempunyai jangka hayat yang
lama sehingga 20 ke 50 tahun
berbanding dengan talian penghantaran
lain yang hanya mampu bertahan selama
12 ke 15 tahun sahaja.

viii. Lebih selamat
• Fiber optik lebih selamat digunakan
disebabkan hanya gelombang cahaya
yang mengalir melaluinya dan bukannya
tenaga elektrik. Jika berlaku kerosakan
pada kabel fiber optik, tiada masalah litar
pintas berlaku. Ia juga boleh diperbaiki
dalam keadaan semua terminal
dihidupkan.

Lain-lain kebaikan
• ix. Flexibility
• x. Reliability

KELEMAHAN FIBER OPTIK

i. Interfacing costs
• Kemudahan elektronik yang berkaitan
perlu ditukarkan supaya dapat interface
dengan fiber dan ini akan melibatkan kos
yang agak tinggi.
• Ia juga melibatkan kos pengujian dan kos
baikpulih, di mana jika fiber tersebut pecah
atau rosak, kos untuk kerja-kerja splicing
adalah mahal dan rumit.

ii. Strength (kekuatan)
• Fiber optik mempunyai takat kekuatan
tegangan yang rendah berbanding dengan
kabel sepaksi.
• Kerja2 pemasangannya memerlukan
kekuatan tegangan yang lebih besar yang
boleh dicapai melalui

iii. Remote powering of Devices
• Bekalan kuasa elektrik perlu dibekalkan
kepada peranti kawalan jauh. Oleh
kerana perkara tersebut sukar didapati
dalam fiber optik, maka pengalir logam
biasanya dimasukkan sekali dalam
kumpulan kabel.

iv. Inability to interconnect
Berlaku ketidakserasian (incompatibility)
dengan kebanyakan sistem perkakasan
elektronik.

The end