Serat Optik

Serat Optik

Pegertian Serat Optik

Serat Optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahayadari suatu tempat ke tempat lain. Cahaya yang ada di dalam Serat Optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi Serat Optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.

Serat Optik umumnya digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam pencahayaan, sensor, dan Optik pencitraan.

            Serat Optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding adalah selubung dari core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi.

Efisiensi dari Serat Optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh Serat Optik.

Ø  Karakteristik yang membedakan Serat optik dari twisted pair/coaxibel cable :

1.       Kapasitas yang lebih besar

2.       Ukuran yang lebih kecil & bobot yang lebih ringan

3.       Atenuasi yang lebih rendah

4.       Isolasi elektromagnetik

5.       Jarak repeater yang lebih besar

Ø  Struktur Serat Optik pada umumnya terdiri dari 3 bagian yaitu:

1.       Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (core), dimana gelombang cahaya yang dikirimkan akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca (glass) yang berdiameter antara 2 ~125 mm, dalam hal ini tergantung dari jenis Serat optiknya.

2.       Bagian yang kedua dinamakan lapisan selimut (Cladding), dimana bagian ini mengelilingi bagian inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibandingkan dengan bagian inti. Terbuat dari kaca yang berdiameter antara 5 ~ 250 mm, juga tergantung dari jenis Serat optiknya.

3.       Bagian yang ketiga dinamakan lapisan jaket (Coating), dimana bagian ini merupakan pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik yang elastic.

v  Numerical Aperture (NA)

Karakteristik Serat Optik

Numerical Aperture merupakan parameter yang merepresentasikan sudut penerimaan maksimum dimana berkas cahaya masih bisa diterima dan merambat didalam inti Serat. Sudut penerimaan ini dapat beraneka macam tergantung kepada karakteristik indeks bias inti dan selubung Serat Optik.

Jika sudut datang berkas cahaya lebih besar dari NA atau sudut kritis maka berkas tidak akan dipantulkan kembali ke dalam Serat melainkan akan menembus cladding dan akan keluar dari Serat. Semakin besar NA maka semakin banyak jumlah cahaya yang diterima oleh Serat. Akan tetapi sebanding dengan kenaikan NA menyebabkan lebar pita berkurang, dan rugi penyebaran serta penyerapan akan bertambah. Oleh karena itu, nilai NA besar hanya baik untuk aplikasi jarak-pendek dengan kecepatan rendah.

v  Redaman

Redaman/atenuasi Serat Optik merupakan karakteristik penting yang harus diperhatikan mengingat kaitannya dalam menentukan jarak pengulang (repeater), jenis pemancar dan penerima optik yang harus digunakan.

Redaman serat biasanya disebabkan oleh karena penyerapan/absorpsi energi sinyal oleh bahan, efek scattering/penghamburan dan pengaruh radiasi/pembengkokan. Semakin besar atenuasi berarti semakin sedikit cahaya yang dapat mencapai detektor dan dengan demikian semakin pendek kemungkinan jarak span antar pengulang.

v  Dispersi

Dispersi adalah pelebaran pulsa yang terjadi ketika sinyal merambat melalui sepanjang serat optik. Dispersi akan membatasi lebar pita (bandwidth) dari Serat. Dispersi yang terjadi pada Serat secara garis besar ada dua yaitu dispersi intermodal dan dispersi intramodal dikenal dengan nama lain dispersi kromatik disebabkan oleh dispersi material dan dispersi wavegiude.

Serat optic terbuat dari bahan dielektrik berbentuk seperti kaca (glass). Di dalam Serat inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan (ditransmisikan) sehingga dapat diterima di ujung unit penerima (receiver).

Kategori Dasar Aplikasi Serat Optik

1.       Long Haul trunk, biasa digunakan untuk jaringan telepon panjangnya kira – kira 1500 km, kapasitasnya tinggi.

2.       Metropolitan trunk, memiliki panjang kira – kira 12 km dan memiliki dan memiliki kurang lebih 100.000 saluran.

3.       Rural exchange trunk, memiliki panjang sirkuit berkisar antara 40 sampai 160 km, menghubungkan daerah perkotaan dan pedesaan, dan memiliki saluran suarakurang dari 5000.

4.        Subcriber loop local area network, adalah serat yang langsung menghubungkan stasiun sentral secara langsung ke pelanggan.

Jenis – Jenis Kabel Serat Optik

Ø  Menurut jenisnya, kabel serat optik dibedakan menjadi 3 macam :

1.       Single Mode Fiber

Pada single mode fiber, terlihat pada gambar bahwa index bias akan berubah dengan segera pada batas antara core dan cladding (step index). Bahannya terbuat dari silica glass baik untuk cladding maupun corenya. Diameter core jauh lebih kecil 10 mm) dibandingkan dengan diameter cladding, konstruksi demikian dibuat untuk mengurangi rugi-rugi transmisi akibat adanya fading. Single mode fiber sangat baik digunakan untuk menyalurkan informasi jarak jauh karena di samping rugi-rugi transmisi yang kecil juga mempunyai band frkuensi yang lebar. Misalnya untuk ukuran 10/125 mm, pada panjang gelombang cahaya 1300 nm, redaman maksimumnya 0,4 – 0,5 dB/km dan lebar band frekwensi minimum untuk 1 km sebesar 10 GHz.. Perambatan cahaya dalam single mode fiber adalah sebagai berikut

Single mode fiber dapat juga dibuat dengan index bias yang berubah secara perlahanlahan (graded index).

2.       Multimode Step Index Fiber

Serat optik ni pada dasarnya mempunyai diameter core yang besar (50 – 400 um) dibandingkan dengan diameter cladding (125 – 500 um). Sama halnya dengan single mode fiber, pada serat optik ini terjadi perubahan index bias dengan segera  (step index) pada batas antara core dan cladding. Diameter core yang besar (50 – 400 um) digunakan untuk menaikkan effisiensi coupling pada sumber cahaya yang tidak koheren seperti LED. Karakteristik penampilan serat optik ini sangat bergantung pada macam material/bahan yang digunakan. Berdasarkan hasil penelitian, penambahan prosentase bahan silica pada serat optik ini akan meningkatkan penampilan (performance). Tetapi jenis serat optik ini tidak populer karena meskipun kadar silicanya ditingkatkan, rugi-rugi dispersi sewaktu transmit tetap besar, sehingga hanya baik digunakan untuk menyalurkan data/informasi dengan kecepatan rendah dan jarak relatif dekat.

3.       Multimode Graded index

Multimode graded index dibuat dengan menggunakan bahan multi component glass atau dapat juga dengan silica glass baik untuk core maupun claddingnya. Pada serat optik tipe ini, indeks bias berubah secara perlahan-lahan (graded index multimode). Indeks bias inti berubah mengecil perlahan mulai dari pusat core sampai batas antara core dengan cladding. Makin mengecilnya indeks bias ini menyebabkan kecepatan rambat cahaya akan semakin tinggi dan akan berakibat dispersi waktu antara berbagai mode cahaya yang merambat akan berkurang dan pada akhirnya semua mode cahaya akan tiba pada waktu yang bersamaan dipenerima (ujung serat optik). Diameter core jenis serat optik ini lebih kecil dibandingkan dengan diameter core jenis serat optic Multimode Step Index, yaitu 30 – 60 um untuk core dan 100 – 150 um untuk claddingnya.

Biaya pembuatan jenis serat optik ini sangat tinggi bila dibandingkan dengan jenis Single mode. Rugi-rugi transmisi minimum adalah sebesar 0,70 dB/km pada panjang gelombang 1,18 um dan lebar band frekwensi 150 MHz sampai dengan 2 GHz. Oleh karenanya jenis serat optik ini sangat ideal untuk menyalurkan informasi pada jarak menengah dengan menggunakan sumber cahaya LED maupun LASER, di samping juga penyambungannya yang relatif mudah.

Ø  Pembagian Jenis Kabel Serat Optik

Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :

1.       Berdasarkan Mode yang dirambatkan :

a.       Single mode : serat optik dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding cladding.

b.       Multi mode : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.

2.       Berdasarkan indeks bias core :

a.       Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.

b.       Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan.

Karakter Transmisi pada Serat Optik

Sistem serat optic beroperasi pada daerah 100.000 sampai dengan 1000.000 GHz.

Prinsip kerja transmisi serat optic adalah sebagai berikut :

1.       Cahaya dari suatu sumber masuk kesilinder kaca atau pelastik core.

2.       Berkas cahaya dipantulkan dan dipropagasikan sepanjang serat, sedangkan sebagian lagi diserap oleh material sekitarnya.

Serat optic mentransmisikan berkas cahaya yang ditandai dengan sebuah sinyal dengan memakai total internal reflection.Refleksi jenis ini terjadi pada berbagai media transparan yang memiliki indeks refraksilebih tinggi dibandingkan media disekelilingnya.

Dampak, serat optic bertindak sebagai pengarah gelombang (waveguide) untuk frekuensi dalam rentang sekitar 100 terra hingga 1000 terra hertz. Hal ini menutupi bagian inframerah dan cahaya tampak


Sumber :

http://fadhilahndyn.blogspot.com/2018/07/serat-optik.html