## Rancang Bangun Directional Coupler
Konfigurasi 3x3 Planar Step Index Multimode Fiber Optic sebagai Sensor Kemolaran dan pH
Aloysius Niko, Gontjang Prajitno Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : gontjang@physics.its.ac.id
Abstrak —Seiring  dengan  semakin  berkembangnya teknologi,  diperlukan  penelitian  mendalam  serta  memiliki keakurasian  tinggi,  dengan  efektif  dan  efisien  agar mendapatkan  hasil  yang  maksimal,  dan  salah  satunya adalah  dalam  mendeteksi  kemolaran  serta  pH  dari  suatu larutan.  Dalam  penelitian  ini  telah  dilakukan  rancang bangun directional coupler (DC) konfigurasi 3x3 planar step index multimode fiber optic tipe FD-620-10 dengan panjang kupasan  60  mm,  menggunakan  pendekatan  metode Fused Biconical Tapered (FBT) sebagai sensor kemolaran dan pH. Larutan uji yang digunakan adalah Larutan NaCl, Larutan Asam Sitrat dan Larutan Glukosa, dengan masing – masing variasi kemolaran 0 M (aquades), 1 M, 2 M, 3 M, 4 M, dan 5  M,  untuk  penelitian  sebagai  sensor  kemolaran,  lalu laurtan HCl 0.1 s.d 0.00625 N dan NaOH 0.1 s.d 0.00625 N untuk  penelitian  sebagai  sensor  pH.  Dengan  menggunakan BF5R-D1-N sebagai sensor cahaya, Directional Coupler 3x3 dikarakterisasi untuk mengetahui daya keluaran dari serat optik dengan perubahan konsentrasi larutan dan perubahan  pH.  Dari  hasil  karakterisasi,  didapatkan  hasil berupa hubungan konsentrasi larutan dan pH dengan daya pada output ,  yaitu  semakin  tinggi  molaritas  dan  semakin asam  dan  basa  suatu  larutan  maka  semakin  rendah  daya intensitas  cahaya  keluar  dari  serat  optik.  Dengan  adanya DC  3x3  sebagai  sensor  ini,  mampu  mengkarakterisasi larutan  dengan  tiga  buah  variasi  jenis  larutan  sekaligus, sehingga meningkatkan efisensi Directional Coupler sebagai sensor pH dan kemolaran.
Kata  Kunci — daya,  intensitas  cahaya,  directional  coupler 3x3, molaritas, pH, sensor .

## I. PENDAHULUAN
erkembangan sistem  komunikasi  serat  optik  dan salah  satu  diantaranya  adalah fiber  coupler. Di samping  sebagai  divais  optik, coupler khususnya directional  coupler yang  umumnya berupa  jenis  serat optik singlemode maupun multimode juga  dapat dimanfaatkan  sebagai  sensor  pergeseran  mikro  dengan basis  modulasi  intensitas  [1].  Prinsip  kerja  dari  serat optik  sebagai  sensor  ini  berbasis  pada  modulasi  panjang gelombang,  modulasi  intensitas,  dan  modulasi  fase cahaya sebagai isyarat [2]. Keunggulan utama serat optik sebagai  sensor  adalah  tidak  memerlukan  adanya  kontak langsung  dengan  objek  pengukuran,  tidak  menggunakan arus  listrik,  serta  akurasi  pengukuran  yang  tinggi,  dan tidak  terpengaruh  oleh  medan  listrik  maupun  medan magnet [3].
Sementara  itu, directional  coupler (DC)  serat  optik diperlukan  untuk  sensor  dan  perangkat  interferometri serat optik masih cukup sulit diperoleh dipasaran. Untuk
mengatasi  kendala  tersebut  telah  dilakukan  fabrikasi directional  coupler dari  bahan  serat  optik  multimode dengan  diameter serat  0.5  mm  menggunakan  metode fused biconal taparred (FBT) dengan metode konvensional [4].
Pemilihan  serat  optik  dengan  diameter core yang cukup besar karena jenis serat optik ini dapat digunakan sebagai  sensor  pergeseran  yang  berbasis  pada  modulasi intensitas,  seperti  pada  penelitian  yang  telah  dilakukan oleh  Mubasiroh  (2013),  dengan  cara  memanfaatkan directional  coupler dan double  coupler sebagai  sensor pergeseran  berdimensi  mikro  [5].  Selain  digunakan sebagai  sensor  pergeseran, directional  coupler dan double coupler juga mampu dimanfaatkan sebagai sensor kemolaran, dalam hal ini contohnya adalah larutan NaCl [6] dan serat optik untuk sensor pH [7].
Berdasar  penelitian  Megawati  (2013), double  coupler dari directonal  coupler telah  berhasil  mendeteksi molaritas  NaCl  terhadap  daya  keluaran,  dengan menggunakan probe sensing sebesar 1 cm sebagai acuan. Kemudian,  Kholilah  (2011)  juga  berhasil  menemukan hubungan daya keluaran dengan variasi pH.
Berdasarkan penelitian Yaqin (2015), telah didapatkan bahwa directional  coupler  3x3  planar dengan  panjang kupasan  ≥60mm  mampu  menjadi  sensor  dan power divider yang baik dan mampu digunakan sebagai sensor. Directional  Coupler  (DC)  3x3 ini  difabrikasi  dengan menggunakan  metode  planar  dan  dikarakterisasi  dengan menggunakan BF5R-D1-N dan didapatkan nilai karakteristik yang layak sebagai divais pembagi daya [8]. Directional  Coupler  3x3 sendiri  telah  cukup  banyak diteliti baik dalam segi fabrikasi hingga pemanfaatannya sebagai  sensor  pada  suatu  interferometri  [9].  Untuk mengembangkan  penelitian  tersebut,  maka  dilakukan  uji sensor directional coupler 3x3 sebagai sensor kemolaran serta pH. Penelitian di bidang ini belum ada di literatur di Indonesia,  sehingga  dapat  menjadi  referensi  riset  yang lebih mendalam.
Pada  penelitian  ini,  akan  digunakan directional coupler 3x3  difabrikasi  menggunakan  bahan  serat  optik plastik  (POF) step  index  multimode tipe  FD-620-10 dengan  metode Fused  Biconical  Tapered (FBT)  pada panjang  kupasan  yaitu  60  mm.  Larutan  uji  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  aquades,  larutan NaCl dengan  variasi  konsentrasi, 1  M - 5  M, , lalu Larutan Gula 1 M – 5 M, dan Larutan asam sitrat dengan konsentrasi  1  M  –  5  M.  Kemudian,  larutan  HCl  0.1  –
P
0.00625 N dan NaOH 0.1 - 0.00625  N untuk sensor pH. Sensor ini diharapkan mampu menjadi sensor kandungan material dalam air di masa mendatang . Untuk  menghasilkan  karakteristik directional  coupler 3x3 yang  baik,  dibutuhkan  parameter  sebagai  berikut [10] :
1. Coupling Ratio
Coupling ratio merupakan perbandingan antara daya input terhadap  masing-masing  daya output. Pada directional  coupler  3x3, persamaan  yang  digunakan adalah sebagai berikut
𝐶𝑅 = 𝑃 𝐵2 (𝑃 𝐵2 +𝑃 𝐴2+ 𝑃 𝐶2 ) (1)
2. Excess Loss
Excess  Loss merupakan rugi  daya  total  dari  suatu directional  coupler, di  mana  nilai  ini dinyatakan dengan persamaan
𝐿 𝑒 =   −10 log ( ∑ 𝑃 𝑗 𝑝 𝑖 )  𝑑𝐵 −10 log ( 𝑃 𝐴2 +𝑃 𝐵2 +𝑃 𝐶2 𝑃 𝐵1 )  𝑑𝐵 (2)
Di  dalam  penelitian  ini,  diteliti  nilai  daya  keluaran terhadap  perubahan  konsentrasi  larutan  dan  pH. Perubahan konsentrasi larutan berdampak pada perubahan  indeks  bias  dari  suatu  larutan,  semakin  besar konsentrasi larutan, semakin besar pula indeks bias [11]. Di  sisi  lain,  perubahan  pH  juga  turut  dipengaruhi  oleh konsentrasi larutan [12] .

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## Tahap Preparasi Directional Coupler (DC) 3x3
Dalam  proses  penelitian  ini,  dibagi  menjadi  tiga bagian, yaitu tahap persiapan serat optik, tahap fabrikasi directional  coupler  3x3, dan  tahap  karakterisasi directional  coupler  3x3. Tahap  persiapan  merupakan tahap  pengupasan  ketiga  buah  serat  optik  untuk mendapatkan  bagian core dari  serat  optik  .  Serat  optik yang menjadi sisi kiri dan kanan directional coupler 3x3, dikupas dengan ketebalan 1 mm hingga mencapai bagian inti.  Untuk  serat  optik  yang  menjadi  bagian  tengah, dikupas  sisi  kirinya  sebesar  0,75  mm  dan  1,5  mm. Pengupasan  dengan  ketebalan  ini  dilakukan  oleh  karena diameter serat optik sebesar 2 mm.
Tahap  fabrikasi  ini  merupakan  tahap  penggabungan ketiga  serat  optik  menjadi directional  coupler  3x3. Sebelum  digabungkan,  terlebih  dahulu  dilakukan pemolesan  pada core masing  –  masing  serat  optik  agar menghasilkan permukaan yang merata, dan meminimalisir gap diantara  bagian  yang  bergabung. Proses penggabungan dilakukan dengan metode konvensional,  diikat  dengan  benang  jahit,  diberi  lem epoxy,  dan  ditutup  kembali  dengan sel  tape untuk menghasilkan penggabungan yang lebih merekat.
Tahap  karakterisasi  adalah  proses  pengkarakterisasi directional coupler 3x3 ditinjau dari sisi Coupling Ratio (CR) dan Excess  Loss  (Le), dengan  mengguakan  sensor BF5R-D1-N. Sensor ini merupakan sensor khusus untuk menganalisis  daya  keluaran  yang  diterima  dari  serat optik.  Pada  karakterisasi  ini  digunakan  dua  buah BF5RD1-N,  yang  pertama  sebagai  sumber  cahaya  dan yang  kedua  sebagai  fotodetektor.  Karakterisasi  ini
digunakan untuk mengetahui apakah directional coupler yang dibuat telah sesuai untuk bekerja sebagai sensor.
Sebelum  pengukuran directional  coupler ,  dilakukan pula  pengujian  jumlah  daya input yang  melalui  serat optik  sebelum  adanya  pengupasan,  untuk  mendapatkan perbandingan dengan daya keluaran yang lebih akurat.

## Tahap Persiapan Larutan Uji
Pembuatan  larutan  uji  ini  terdiri  dari  lima  jenis,  yaitu NaCl,  Glukosa,  HCl,  NaOH,  dan  Asam  Sitrat.  Pada penelitian ini, digunakan variasi kemolaran yaitu 1 M, 2 M hingga 5 M untuk Larutan NaCl, larutan glukosa, dan larutan asam sitrat sebagai uji kemolaran. Untuk uji pH, larutan  yang  digunakan  adalah  HCl  dan  NaOH  dengan variasi konsentrasi 0.1 N, 0.05 N, 0.025 N, 0.0125 N, dan 0.00625  N.  Larutan  ini  kemudian  dimasukkan  ke  dalam ketiga  buah  gelas  uji.  Pembuatan  variasi  larutan dilakukan dengan metode pengenceran untuk mendapatkan konsentrasi yang lebih rendah. Pengukuran dengan pH meter pada larutan HCl dan NaOH dilakukan untuk mengetahui nilai pH dari tiap variasi konsentrasinya.

## Tahap  Pengukuran  Daya  Keluaran  terhadap Kemolaran dan pH
Setelah  dilakukan  pembuatan Directional  Coupler (DC)  3x3  dan  Larutan  uji  dengan  variasi  larutan, dilakukan  proses  pengujian  sensor  kemolaran  serta  pH ini.  Proses  ini  sama  dengan  saat  tahap  karakterisasi  DC 3x3,  yaitu  menggunakan  dua  buah  BF5R-D1-N,  sebagai sumber cahaya dan juga detektor cahaya.
Gelas  uji  menggunakan  gelas  beker  ukuran  250  mL yang dilubangi pada dua sisi sejajar. Lubang berada pada titik 100 mL gelas ukur. Serat optik dimasukkan melalui lubang  tersebut.  Sebelumnya,  dibuat  pula probe  sensing pada  DC  3x3  yang  berada  di  posisi  tengah  dari  gelas dengan  panjang  1  cm.  Panjang probe  sensing sebesar  1 cm ini berdasarkan penelitian (Megawati, 2013), yaitu di mana  pada  penelitian double  coupler sebagai  sensor kemolaran,  pada  panjang probe  sensing sebesar  1  cm, mampu  mendeteksi  rugi  daya  dengan  baik  karena memiliki  sensitivitas  yang  tinggi.  Kemudian,  pada lubang diberikan lem perekat pula agar tidak ada larutan yang  bocor.  Larutan  uji  dimasukkan  ke  dalam  gelas hingga  batas  250  mL.  Lalu,  dilihat  nilai output pada BF5R-D1-N.  Dari  hasil  karakterisasi  yang  dilakukan, digunakan port B1  ( input), dan output nya  adalah port A2,  C2  dan  B2  sebagai port utama  pengujian.  Hal  ini dikarenakan  dalam  proses  karakterisasi,  pada  port  B1 memiliki coupling ratio  (CR) yang paling  sensitif. Hasil perhitungan  CR  ini  dapat  dilihat  pada  bab  selanjutnya. Nilai  CR  ini  merupakan  parameter  utama  untuk menunjukkan  bahwa  DC  3x3  mampu  bekerja  sebagai pembagi  daya  yang  baik  untuk  ketiga port keluaran, untuk menjadi sensor 3x3.
Berikut adalah skema kerja penelitian ini
Gambar 1 Skema Kerja Penelitian Dari gambar 1 di atas, terlihat bahwa ketiga port pada DC  3x3  diberi  label  A,  B,  dam  C.  A  dan  C  merupakan bagian sisi kiri dan kanan DC ( directional coupler), dan B  merupakan  bagian  tengah. Port masukan  merupakan bagian dengan label 1, dan berada di sisi kiri DC. Bagian ini  pula  dihubungkan  dengan  BF5R-D1-N  sebagai sumber cahaya. Di sisi keluaran, serat optik dihubungkan masing  –  masing dengan gelas beker  sebagai wadah  uji. Setelah melalui wadah uji ini, kemudian serat optik juga dihubungkan  dengan  BF5R-D1-N  sebagai  fotodetektor. Di  dalam  gelas  beker  ini,  dimasukkan  ketiga  jenis larutan,  yaitu  larutan  NaCl  pada port  A2, larutan  Asam Sitrat  pada port  B2, larutan  Glukosa  pada port  C2, masing – masing juga divariasikan molaritasnya dari 1 – 5 M. Untuk pengujian pH larutan, larutan HCl pada port A2, aquades , pada port B2, larutan NaOH pada port C2, masing – masing juga divariasikan molaritasnya dari 0.1 N – 0.00625 N.

## III. HASIL D AN P EMBAHASAN

## Analisa Hasil Karakterisasi DC 3x3
Salah satu syarat untuk menjadi sensor, DC 3x3 harus memiliki coupling  ratio (CR)  yang  kurang  lebih  terbagi rata  untuk  tiga  buah  keluaran  (±  0.3  per port luaran). Karakterisasi  dilakukan  dengan  memasang  BF5R-D1-N di  salah  satu  ujung input dan output. Dari  hasil karakterisasi  tersebut,  didapatkan  data ouput dengan menggunakan port A1, port B1,  dan port C1  sebagai input.
Tabel 1. Hasil Karakterisasi DC 3x3 Port Input Port Output Daya Output (au) B1 A2 444.35 B2 454.95 C2 445 A1 A2 456.65 B2 434.3 C2 425.95 C1 A2 403.65 B2 424.95 C2 440.5 Tabel 2. Hasil Perhitungan Nilai CR dan Le pada DC 3x3 Port Input Port Output CR Le (dB) B1 A2 0.33 4.12 B2 0.34 C2 0.33 A1 A2 0.35 4.21 B2 0.33 C2 0.32
C1 A2 0.32
4.37
B2 0.33 C2 0.35 Kemudian,  dilakukan  perhitungan  parameter  DC  3x3 untuk  mendapatkan  nilai Coupling  Ratio  (CR) dan Excess Loss (Le) dari tiap DC 3x3 dengan merujuk pada (1)  dan  (2).  Dari  hasil  karakterisasi  parameter  DC  3x3 tersebut didapatkan nilai seperti pada tabel 2 di atas.
Dari  hasil  tabel  2  di  atas,  dipilihlah port  input dan output yang  menunjukkan  nilai  CR  mendekati  0.3  dan memiliki  nilai  selisih  yang  kecil  dari  pengukuran.  Dari hal  ini  dapat  dilihat  bahwa  pada port  B1 menunjukkan nilai yang demikian.Pada port A2 menghasilkan nilai CR 0.33, pada port B2 menghasilkan nilai CR 0.34, dan pada port C2 menghasilkan nilai CR sebesar 0.33. Kemudian, dari parameter  lain,  yaitu  Le,  nilai  yang ditunjukan  juga baik, karena salah satu syarat directional coupler adalah memiliki  nilai  <  4.5  dB.  Nilai  Le  ini  merupakan  rugi daya  total  yang  terjadi  di  dalam coupler. Daya  cahaya yang  tidak  keluar  di port namun  terserap  dan  terhambur di  dalam coupler inilah  yang  menyebabkan  tidak seluruhnya cahaya keluar di port luaran. Oleh karena itu port  B1 menjadi input dan port  A2,  B2, dan C2, digunakan  sebagai  sensor,  karena  memenuhi  syarat directional coupler untuk mampu membagi daya sebesar ± 30 : 30 : 30.
Dalam Directional Coupler 3x3 ini, setiap kabel telah dikupas hingga tersisa bagian core. Ketiga bagian inti ini digabung satu sama lain sehingga tidak menyisakan gap . Saat port B1  diberi input cahaya,  maka  terjadi  pantulan dalam total di dalam serat, sehingga cahaya bisa terpandu menuju output. Dalam  proses  pemanduan  inilah  terjadi kebocoran  atau  rugi  daya  dari  serat  optik,  pada  saat bertemu  cabang core dari port A1  dan  C1.  Moda  orde tinggi  mengakibatkan  gelombang  cahaya  ini  mampu berpindah  ke port tersebut  menuju  serat  optik  lainnya, sedangkan  moda  orde  rendah  tetap  terpandu  pada port B1.  Moda  orde  tinggi  yang  terkopel  ini  merupakan kebocoran  gelombang  cahaya  yang  terpandu  di  dalam serat  optik.  Oleh  karena  menggunakan  prinsip  pembagi daya  /  pemecah  berkas,  maka  ada  daya  yang  hilang selama  proses  perpindahan  berkas,  baik  berupa  panas ataupun  yang  keluar  dari  jalur  perpindahan.  Akibatnya, intensitas  cahaya  lebih  tinggi  pada port masukan,  yaitu B1.

## Analisa  Hasil  Pengaruh  Daya  Keluaran  terhadap Kemolaran Larutan
Seperti pada karakterisasi DC 3x3, proses pengukuran rugi daya ini dilakukan dengan langkah yang sama, yaitu dengan  menggunakan  BF5R-D1-N  sebagai input serta output daya  keluaran  (au).  Daya  ini  merupakan  daya pancaran  cahaya  laser  merah  yang  merambat  dalam moda  di  DC  3x3.  Pada  penelitian  ini,  prinsip  yang digunakan  adalah  rugi  daya,  di  mana  ini  terjadi  karena pemberian perlakuan berupa variasi konsentrasi, pH, dan jenis  larutan.  Larutan  dengan  konsentrasi  tertentu  ini berperan  sebagai  pengganti cladding pada  bagian probe sensing DC 3x3.
Karakterisasi  dilakukan  dengan  memasang  BF5R-D1- N  di  salah  satu  ujung input dan output. Proses karakterisasi  ini  dilakukan  secara  bergantian  untuk  tiap
port nya.  Dari  hasil  karakterisasi  tersebut,  didapatkan data  sebagai  berikut  pada  tabel  4.3  untuk  dengan menggunakan port B1 sebagai input dan port A2, B2, dan C2 sebagai output .
Gambar 2. Hubungan Molaritas Larutan dengan Daya Keluaran
Dari  hasil  grafik  yang  terlihat  pada  gambar  2  di  atas, memperlihatkan hubungan  antara  molaritas  dengan  daya keluaran yang terjadi. Dari hasil  tersebut,  terlihat  bahwa semakin  dengan  pemberian  banyak  molaritas  larutan, daya output yang  terlihat  semakin  kecil,  hal  ini ditunjukkan  dengan slope grafik  yang  menurun.  Hal  ini sesuai  dengan  teori  bahwa semakin  tinggi  molaritas, mengakibatkan rugi  daya  yang  semakin  besar ,  akibat dari penggantian larutan sebagai cladding , sehingga daya keluar  semakin  mengecil. Dengan  bertambahnya molaritas,  maka  larutan  yang  ada  akan  memiliki  tingkat kerapatan  medium  tinggi  dan  indeks  bias  yang  tinggi, menyebabkan  sinar  datang  menjauhi  garis  normal, sehingga menyebabkan pantulan dalam total yang terjadi tidak  sempurna.  Akibatnya,  banyak  daya  yang loss atau hilang selama perambatan. Dari grafik pula terlihat, slope pada larutan glukosa memiliki nilai yang lebih tajam, dan memiliki  daya  keluaran  yang  lebih  sedikit  dibandingkan dengan asam sitrat maupun NaCl.
Hal  ini  dapat  terjadi  karena  adanya  perubahan  indeks bias.  Besarnya  molaritas  dan  jenis  larutan,  berpengaruh pada  perubahan  indeks  bias cladding pada  serat  optik. Pada  dasarnya,  nilai  indeks  bias  untuk  serat  optik  jenis plastic  ini  adalah  1.49  (bahan  terbuat  dari  pmma)  untuk core dan  1.41  untuk cladding (bahan  terbuat  dari perfluoropolymer) . Larutan NaCl, kurang lebih memiliki nilai  indeks  bias  yang  lebih  besar  dari cladding sebenarnya,  yaitu  sekitar  1.43.  Dibandingkan  dengan NaCl,  larutan  gula  mengalami  penurunan  daya  yang lebih besar. Ini artinya larutan gula memiliki indeks bias yang  lebih  mendekati  nilai  indeks  bias core. Glukosa memiliki  indeks  bias  gula  adalah  sekitar  1.47  [13]. Dengan  indeks  bias  sebesar  ini  hanya  berjarak  0.2  dari nilai  indeks  bias core. Akibatnya,  pantulan  sinar  datang yang  melewati  larutan  terpantul  lebih  jauh  dari  garis normal.  Untuk  larutan  asam  sitrat  sendiri  memiliki indeks bias 1.42, hal ini ditunjukkan dengan nilai output yang  lebih  baik  dibandingkan  kedua  larutan  lainnya. Namun,  dari  grafik, slope pada  asam  sitrat  lebih  rendah dibandingkan dengan larutan NaCl, meskipun pada hasil pengukuran  sebaliknya.  Dengan  demikian,  dibutuhkan penelitian yang lebih akurat lagi.

## Analisa Hasil Pengaruh Daya Keluaran terhadap pH Larutan
Penelitian  kedua  adalah  hubungan  daya  keluaran terhadap pH asam dan basa. Larutan HCL 0.1 N dengan pH 1.3 merupakan larutan asam dan larutan NaOH 0.1 N dengan  pH  12.8  sebagai  larutan  basa.  Dalam  penelitian pH  larutan  ini,  digunakan  larutan  dengan  konsentrasi normalitas, yaitu konsentrasi larutan yang memperhitungkan jumlah berat ion H + di dalamnya. Arti 0.1  N  dapat  dikatakan  bahwa  jumlah  berat  ion  H + di dalam  larutan  tersebut  adalah  0.1  gram  per  100  mL. Berikut  adalah  hasil  data  yang  didapatkan  berupa  daya keluaran, pH, dan konsentrasi. Pengukuran pH dilakukan dengan menggunakan pH meter digital.
Tabel 3. Hasil Pengukuran Daya Keluaran dan pH Larutan Konsentrasi (N) pH Daya Output (au) HCl 0,10000 1,3 370,15 0,05000 2,6 383,45 0,02500 3,8 392,45 0,01250 5,4 405,75 0,00625 6,4 406,50 NaOH 0,10000 12,8 353,20 0,05000 11,7 372,60 0,02500 9,7 391,35 0,01250 8,4 400,05 0,00625 7,7 400,05 Aquades 0 7 414,05
Dari  hasil  tabel  3  di  atas,  terlihat  bahwa  nilai  pH berbanding  terbalik  dengan  nilai output. Semakin  tinggi derajat keasaman pH pada larutan HCl 0,1 N, nilai daya keluaran  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  pada  HCl 0,00625  N.  Kemudian,  pada  NaOH  juga  demikian, semakin tinggi derajat kebasaan pH, semakin rendah pula daya  yang  keluar.  Daya  keluaran  tertinggi  terletak  pada pH 7 yang dimiliki aquades.
Hal  ini  disebabkan  karena  adanya  pengaruh  absorbs cahaya. Pada HCl dengan derajat keasaman lebih tinggi, lebih  banyak  memiliki  elektron  bebas.  Demikian  halnya dengan  NaOH,  semakin  basa  banyak  memiliki  elektron bebas  pula.  Elektron  bebas  ini  mampu  bergerak  acak (ikatannya  lemah).  Gerak  elektron  bebas  ini  mampu menyerap energi foton dari perambatan sinar pada serat.
Pengaruh  adanya  ion  –  ion  di  dalam  larutan  berperan dalam penyerapan energi foton. Dengan adanya elektron bebas  dari  ion  –  ion  pada  larutan  yang  menyerap  foton, ikut berinteraksi dan bereaksi dengan probe sensing dari serat  optik,  sehingga  mengalami  perubahan  indeks  bias [14].  Penyerapan  inilah  yang  mempengaruhi  perubahan indeks  bias  pada core ,  dan  berdampak  pada  proses pemantulan  sinar  di  dalamnya,  sehingga  daya  yang terbentuk  semakin  rendah  saat  larutan  menjadi  semakin basa  dan  asam.  Semakin  basa  dan  asam  suatu  larutan, semakin  banyak  ion  yang  melekat  pada probe  sensing serat optik, sehingga meningkatkan nilai indeks bias pada cladding (larutan  berperan  sebagai cladding ).  Dengan demikian,  semakin  besar  indeks  bias cladding, maka selisih indeks bias dengan core semakin kecil, hal ini lah yang  menyebabkan  pengurangan  daya  keluaran,  akibat sedikitnya daya yang terpandu di dalam core serat optik.
Indeks bias HCl sendiri pada umumnya berkisar 1.30 dan NaOH berkisar 1.35.
Dari  tabel  3  di  atas,  dibuatlah  grafik  hubungan  daya keluaran dengan larutan asam dan larutan basa.
Gambar 3. Grafik Hubungan pH dengan Daya Output
Dari  gambar  3  di  atas,  dapat  dilihat  bahwa  grafik memiliki slope dan  tingkat  akurasi  yang  cukup  baik. Artinya,  DC  3x3  ini  mampu  mendeteksi  perubahan  pH daerah  asam,  yaitu  antara  0-7.Terlihat  bahwa  adanya penambahan  daya  dengan  bekurangnya  pH  keasaman pada larutan HCl. Semakin rendah nilai pH larutan HCl, maka  pH  akan  semakn  mendekati  nilai  pH  aquades (pH=7),  dan  daya  yang  keluar  juga  mendekati  daya keluaran  pada  pH  aquades.  Dengan  demikian,  bisa dikatakan sensitif untuk bekerja sebagai sensor pH asam.
Demikian pula halnya dengan NaOH. Terlihat apabila derajat  kebasaan  lebih  tinggi,  semakin  rendah  pula  daya keluaran yang terlihat. Dari gambar 3 terlihat bahwa ada kencenderungan slope yang  menurun  dengan  semakin tinggi  nya  tingkat  kebasaan  larutan.  Semakin  basa  dan pH  mendekati  pH  14,,  daya output yang  keluar cenderung  lebih  rendah.  Dari slope dan  keakurasian sudah  cukup  baik,  sehingga  DC  3x3  ini  telah  bekerja dengan baik untuk menjadi sensor kebasaan.
Dari  gambar  3  pula,  terlihat  bahwa  nilai slope pada larutan NaOH lebih besar dibandingkan dengan HCl, hal ini  dibuktikan  dengan  daya  yang  terlihat,  pada  NaOH cenderung memiliki daya yang lebih rendah dibandingkan  dengan  HCl.  Dari  kedua  gambar  pula, terlihat  kencederungan  untuk  memiliki  daya output tertinggi  pada  konsentrasi  pH  netral  atau  bernilai  7 (mendekati  aquades),  di  mana  pada  pH  netral  tidak terdapat ion – ion tambahan. Artinya, meskipun DC 3x3 belum  bisa  mengklasifikasikan  larutan  bersifat  asam ataukah  basa,  namun  telah  mampu  membuktikan  untuk sensitif  terhadap  perubahan  pH,  baik  saat  di  asam ataupun basa.
Selain  karena  perubahan  indeks  bias  dan  tekanan dalam  larutan,  juga  terdapat  faktor  lain  terjadinya  rugi daya,  yakni  gelombang evanescent. Gelombang  ini menembus bidang batas antara core dan larutan uji, yang merupakan  pengaruh  dari  indeks  bias  sendiri.  Semakin besar,  perbedaan  indeks  bias core dan  larutan,  maka semakin  dalam  pula  perambatan  sinar,  sehingga  rugi daya  yang  terjadi  semakin  besar  pula.  Gelombang  ini mengalami  absorbsi  yang  sebanding  dengan  tingkat konsentrasi atau kerapatan medium larutan.
Dari  hasil  penelitian,  terlihat  bahwa directional coupler  3x3 hasil  fabrikasi  ini  mampu  membagi  daya hampir  merata  untuk  tiap port keluaran,  sehingga  dapat
dijadikan sensor. Dari hasil uji sebagai sensor kemolaran dan  pH,  terlihat  bahwa  semakin  tinggi  molaritas  akan menyebabkan rugi daya yang semakin besar dan DC 3x3 ini  terbukti  sensitif  terhadap  perubahan  pH,  sehingga dapat dikembangkan  menjadi  sensor pH yang lebih baik di masa mendatang.

## IV. KESIMPULAN
Dari  penelitian  ini,  dapat  disimpulkan  bahwa hubungan  konsentrasi  larutan  dan  pH  dengan  daya  pada output , yaitu semakin tinggi molaritas dan semakin asam dan  basa  suatu  larutan  maka  semakin  rendah  daya intensitas cahaya keluar dari serat optik. Dengan adanya DC  3x3  sebagai  sensor  ini,  mampu  mengkarakterisasi larutan  dengan  tiga  buah  variasi  jenis  larutan  sekaligus, sehingga  dapat  meningkatkan  efisensi Directional Coupler sebagai sensor pH dan kemolaran.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Samian, Y. H. (2008). Directional Coupler Sebagai Sensor  Pergeseran  Mikro. Procceding  SNAF  2008 . pp.1-2
[2] Pramono, Y. H. (2008). Aplikasi Directional Coupler sebagai Sensor Pergeseran. Jurnal Fisika dan Aplikasinya, pp. 1-2
[3] Iga, K. S. (1982). Introduction to Optical Fiber Communication. USA: John Willey & Sons, Inc. pp. 7-10
[4] Supadi,  P.  Y.  (2006).  Fabrikasi  dan  Karakterisasi Directional  Coupler  sebagai Devais  Pembagi  Daya (Power  Divider)  2. Jurnal  Fisika  dan  Aplikasinya, 060106–1–060106–6. pp. 1-6
[5] Mubasiroh, A.  dan Yudoyono  G.  (2013). .Aplikasi Directional  Coupler  Dan  Double  Coupler  Sebagai Sensor Pergeseran Berdimensi Mikro. J. Sains Dan Seni ITS. vol. 2, no. 2, pp. B42–B45
[6] Megawati, R. F. dan Yudoyono G. (2013). Aplikasi Double  Coupler  Serat  Optik  Multimode  sebagai Sensor Kemolaran Larutan NaCl. J. Sains Dan Seni ITS , vol. 2, no. 2, pp. B46–B49.
[7] Kholilah,  R.  A.  (2011).  Studi  Awal  Fiber  Optik sebagai  Sensor  pH. J.  Sains  Dan  Seni  ITS ,  vol.  2, no. 2, pp. B36–B39.
[8] Yaqin, M. A. dan Prajitno G. (2015). Fabrikasi dan Karakterisasi  Directional  Coupler  Konfigurasi  3x3 Planar  Berbahan  Serat  Optik  Plastik  Step-Index Moda  Jamak  Tipe  FD-620-10. J.  Sains  Dan  Seni ITS , vol. 4, no. 2, pp. B38–B43, 2015
[9] Sun  L,  Ye  P.1989."General-Analysis  of  [3x3] Optical-Fiber  Directional  Couplers".Microwave and Optical Technology Letters, Vol.2, pp. 52-54.
[10] Crisp, J., dan Elliott, B. 2005, Introduction to Fiber Optics, Jordan Hill, Oxford.
[11] Yunus, W. M. (1989). Refractive index of solutions at high concentrations. OSA pp. 1-4
[12] McMurry,  J.  (2006). Fundamentals  of  Organic Chemistry. Texas : Cengage Learning pp 44-46
[13] Frederiksen.  (2005).  Manual  for  Sugar  solution Prism. A/S.S pp 1-4.
[14] Ben-David.  (2005). Use  of  attenuated  total reflection  infrared  spectroscopy  for  analysis  of partitioning  of  solutes  between  thin  films  and solution . Anal. Chem , pp. 77