Pandu Gelombang

  • Published on
    24-Jul-2015

  • View
    434

  • Download
    30

Embed Size (px)

Transcript

PANDU GELOMBANG (WAVEGUIDE)

Anwaril Mubasiroh 1109100708

JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER (ITS) SURABAYA

I.

Pendahuluan Secara definisi, Pandu Gelombang (Waveguide) adalah struktur fisik yang memandu gelombang elektromagnetik dalam spectrum optic. Pandu gelombang merupakan komponen dasar dari rangkaian optika terpadu. struktur yang sering di pakai adalah struktur berlapis banyak, misalnya pada struktur MQW [1], laser semikonduktor [2], grating untuk optika terpadu [3], dan sebagainya. Struktur dasar dari semua jenis pandu gelombang opptik adalah cover, film, dan sustract dengan indeks bias masing-masing nk, nf, dan ns dan daerah film sebagai penyaluran cahaya. Penyaluran cahaya di sepanjang film ini berlangsung jika nilai nk > nf > ns dan ukuran filmnya (tebal dan lebarnya lebih besar dari ukuran kritis. Biasanya material dari cover adalah udara sehingga nk = 1.sebagai ilustrasi, pada table 2.1 indeks refraksi dari beberapa materi pandu gelombang dielektrik digunakan dalam integrasi optic. Perbedaan antara indeks film dan substract adalah dari 10-3 sampai 10-1, dan ketipisan film adalah 1 m.

Gambar 1.1: struktur dasar pandu gelombang II. Mode Terpadu Cahaya terpadu dipresentasikan dengan lintasan zig zag sinar optic dengan rentang sudut dating yang melebihi sudut kritis, yaitu ketika I > ck dan atau I > cs ( ck = sinar yang dating pada sudut kritis menuju bidang batas film-cover; cs = sinar yang dating dengan sudut kritis menuju bidang batas film-substract). Bila besar I telah memenuhi rentang sudut dating tersebut, maka untuk setiap nilai I, lintasan zig zag-nya melewati jalur yang spesifik. Medan cahaya yang diwakili oleh setiap satu lintasan zig zag sinar optic di sepanjang daerahnfilm tersebut dinamakan moda gelombang optic terpadu.

Gambar 2.1: panduu gelombang planar Pada gambar 2.1 di atas adalah side view dari pandu gelombang dalam system koordinat. Diasumsikan bahwa cahaya dalam pandu gelombang dalam arah z, ketebalan film pandu gelombang adalah x. gelombang cahaya menjalar dengan vector gelombang knf dengan nilai k adalah: ..(2.1) Dimana: = panjang gelombang pada fase space = frekuensi anguler = kecepaan cahaya dalam vakum Seddangkan konstanta propagasi dapat dinyatakan dengan: ...(2.2) Tidak semua sudut diperbolehkan, hanya set diskritdari sudut-sudut guided modes. Untuk menguji hal ini lebih detail, maka ditinjau bahwa z = konstanta dan perubahan fase yang terjadi dari posisi film terendah (x = 0) hingga x = h dan kembali lagi ke posisi awal. Jumlah dari perubahan fase adalah pengalian dari . Untuk ketebalan film, telah diketahui secara khusus bahwa perubahan fase dari untuk garis lintasan pertama yang melewati film. Sebuah perubahan fase dari -2 c pada total refleksi dari interface film-cover, dan pada lintasan turun, dan perubahan fase dari -2 s pada total refleksi dari film-substract. (2.3) Dengan, adalah fase penjalaran pertama -2 s adalah fase total refleksi dari film substract -2 c adalah fase total refleksi dari film cover Adapun batas nilai agar terjadi pemanduan adalah: kns < < knf ns < < nf ,

Sedangkan indeks pandu efektif N didefinisikan sebagai:

Sehingga berlaku ,

Ns