Prinsip Kerja Optical Amplifier

Kapan Memerlukan Optical Amplifier?

Untuk jarak yang sangat jauh, instalasi kabel fiber optic membutuhkan penguat, biasanya disebut sebagai optical amplifier atau repeater. Kebutuhan adanya repeater atau penguat biasanya bila sudah terjadi attenuation loss dB telah mencapai hingga -20 dB atau kalau  jarak kabel FO sudah sekitaran 100 km (pilih salah satunya yang lebih dulu tercapai). Dengan adanya penguatan, sinyal optik yang lemah dan telah mengalami deformasi bentuk mendapatkan penguatan serta normalisasi sehingga dapat melanjutkan perjalannya kembali dan masih dapat diterima dengan baik oleh sensor optik.

Saat sinyal optik yang lemah mulai memasuki sistem optical amplifier maka sinyal tsb kemudian dipompa menggunakan pompa cahaya oleh pompa laser sehingga energi dari cahaya tersebut terserap oleh atom erbium yang telah di doping pada sistem optical amplifier. Energi yang terserap ini kemudian melalui proses yang disebut eksitasi dan peluruhan elektron  akan bekerja sedemikian rupa sehingga menguatkan sinyal cahaya yang lemah tsb.

Kemudian sinyal tsb di salurkan ke output fiber melalui mekanisme filter cahaya sehingga selain diperkuat juga memastikan bahwa panjang gelombang dan bentuknya telah mengalami proses normalisasi kembali. Untuk kemudian menempuh jarak yang lebih jauh lagi atau langsung keluar menuju receiver sensor optik.

Detil Optical Amplifier

Model kerja sistem optical amplifier

Cara kerja Optical Amplifier

Eksitasi dan Peluruhan pada optical amplifier

Peristiwa eksitasi dan peluruhan elektron pada optical amplifier

Bila dilihat secara detil maka proses pemompaan ini melalui serangkaian proses fisika. Fenomena fisika yang terjadi  dikategorikan sebagai fisika modern. Sinyal input FO yang lemah di pompa menggunakan cahaya laser berpanjang gelombang 980 nm yang memiliki energi cukup tinggi sehingga partikel elektron pada permukaan gelas optical amplifier di N1 atau di tingkat energi E1 akan tereksitasi  menuju ke tingkat energi tiga (E3), untuk kemudian langsung meluruh dengan sangat cepat ke tingkat energi yang lebih rendah dan terdekat dengan E3 yaitu E2.

Kemudian dilaksanakan pemompaan yang kedua kalinya dengan cahaya berpanjang gelombang 1480 nm yang membuat elektron di N1 kembali tereksitasi tapi kali ini menuju ke N2 karena energinya tidak cukup besar bila dibandingkan pemompaan yang pertama. Kemudian bersama-sama dengan elektron yang meluruh dari N3 ke N2 maka elektron tersebut kemudian meluruh lagi dan balik kembali ke N1.

Peristiwa peluruhan ini menghasilkan banyak sekali foton cahaya yang kemudian memperkuat sinyal optik yang lemah pada panjang gelombang 1550 nm. Selain penguatan, sinyal optik juga mengalami normalisasi bentuk gelombang. Rata-rata gain atau penguatan yang dilakukan oleh optical fiber bisa mencapai hingga 30 dB.

***