MITIGASI KARAKTERISTIK NONLINEAR FIBER OPTIC PADA JARINGAN RoF (RADIO over FIBER)

FAKHRIY HARIO P, Prof (Emr). Adhi Susanto, M.Sc., Ph.D ; Dr. I Wayan Mustika, M.Eng., Ph.D

2018 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Elektro

Radio over Fiber (RoF) merupakan teknologi yang menggabungkan dua teknologi transmisi yaitu transmisi radio dan transmisi fiber optic. Aspek karakteristik dan permasalahan yang muncul dari media perantara serat optis akan menjadi fokus utama pada penelitian ini. Permasalahan yang muncul pada media transmisi serat optis salah satunya adalah pengaruh karakteristik nonlinear. Nonlinear terjadi karena adanya intensitas cahaya yang tinggi pada inti serat optis dengan daerah interaksi yang panjang pada jenis Single Mode Fiber (SMF). Sifat tersebut dapat menurunkan daya output dan mengakibatkan terjadinya pelebaran pulsa. Perilaku nonlinear difokuskan pada efek SPM (Self Phase Modulation) dan GVD (Group Velocity Dispersion). Berkaitan dengan permasalahan nonlinear tersebut dibutuhkan suatu pengembangan metode dan skema. Tujuannya adalah agar sinyal yang disalurkan memiliki ketahanan terhadap noise dan meningkatkan daya jangkauan serat optis. Ide dasar usulan penelitian ini adalah mengembangkan kesamaan dari beberapa penelitian yang sudah pernah dilakukan berkaitan dengan nonlinear pada serat optis. Elaborasi penelitian tersebut adalah berkaitan dengan penggunaan skema deteksi penerima, jumlah modulator dan tipe dithering yang digunakan. Salah satu skema dengan penggunaan satu modulator dan DD (Direct Detection) mengharuskan fase harus dirubah pada setiap perubahan daya dan butuh banyak penguatan. Konsep tersebut lebih tepat digunakan untuk bit rate dan indeks modulasi yang rendah, dan panjang serat optis pendek. Sistem yang diusulkan adalah mengembangkan skema RoF menggunakan teknik dithering Non-Subtractive Dithered (NSD) berbasis frekuensi tinggi dan penambahan double modulator jenis MZM LiNbO3 dengan skema coherent detection. Konsep penerapan NSD dan penambahan komponen tersebut ditujukan untuk mereduksi sifat nonlinear dan mengurangi lonjakan resonansi pada sistem sebelum melewati serat optis. Manfaat dan tujuan kajian pengembangan keilmuan pada penelitian ini adalah untuk mendapatkan daya keluaran maksimum dengan daya input sekecil mungkin. Hasil yang didapatkan dari pemodelan yang diusulkan adalah terjadi peningkatan daya terima sistem rerata sebesar 18.5 %. Nilai SNR didapatkan 49.14 dB dengan linewidth 0.15 MHz. Daya jelajah serat optis meningkat menjadi 100 km. Konstelasi sinyal yang dihasilkan dapat dikatakan bersifat kanonik dengan 20k satuan amplitudo unit (a.u). Keseluruhan hasil tersebut berhasil dicapai dengan power input minimum dan maksimum yang dicapai sebesar -8 dBm dan 4 dBm.

RoF (Radio over Fiber) is a technology that combines two type of transmission technologies, namely radio and fiber optic transmission. The objectives of this study were to analyze characteristics and problems of the fiber optic transmission system. One of the issues in fiber optic transmission medium is the effect of nonlinear characteristics. Nonlinearity occurs due to high light intensity in fiber optic core in an extended interaction area in SMF (Single Mode Fiber) type. This property could reduce output power and cause pulse broadening phenomenon. Nonlinear behaviors in this study were focused on SPM (Self-Phase Modulation) and GVD (Group Velocity Dispersion) effects. Development of methods and schemes are necessary to address these nonlinear problems, especially for improving SNR (Signal-to-Noise Ratio) and power range of optical fiber. In the initial stage of this study, previous studies of the nonlinear phenomenon occurring inside optical fibers were evaluated to obtain comprehensive review regarding the implementation of receiver detection scheme, the number of modulators, and type of dithering. One of the schemes using one modulator and DD (Direct Detection) requires phase change for every power change, and it also needs multiple amplification. This concept is more suitable for application with low bit rate and modulation index, and short optical fiber length. The system proposed in this study used high-frequency based NSD (Non-Subtractively Dithered) technique added with MZM LiNbO3 double modulators in coherent detection scheme. This concept aimed to reduce nonlinear properties and resonance spikes in the system before passing through optical fibers, which, in turn, led to developing a system with maximum output power obtained from the minimum input power. These study results showed that there was 18.5% increased of average system receiving power. The proposed system also had 49.14 dB SNR and 0.15 MHz linewidth. Moreover, optical fiber span was increased to 100 km, and the resulting signal constellation could be said to be canonical with 20k amplitude unit (a.u). These results were obtained from minimal and maximum input power, with -8 dBm and 4 dBm with frequency dither (fd) 200 THz. Keywords: Radio over Fiber, OFDM, nonlinear, dithering, SPM, GVD, LiNbO3 modulator.

Kata Kunci : Radio over Fiber, OFDM, nonlinear, dithering, SPM, GVD, modulator LiNbO3.