fiber optik
Post on 29-Oct-2015
79 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
PENGERTIAN DASAR FIBER OPTIK DAN TEGNOLOGINYA
Yudi Adhari, Nim 06101411031Mahasiswa UniversitasSriwijaya Fakultas FKIP Fisika Palembang 2010
Adhariy@yahoo.co.id
ABSTRAK
Untuk mengetahui kinerja alat telekomunikasi yang sangat berkembang saat ini, banyak media-media yang digunakan dalam penyaluran sinyal. Salah satunya ialah fiber optik yaitu dapat dikatakan sebagai salah satu bentuk transmisi dalam gelombang cahaya. Dapat dijabarkan bahwa serat optik merupakan serat plastik yang membawa gelombang sinyal cahaya sepanjang serat optik tersebut digunakan dalam transmisi telekomunikasi. . Serat optik banyak digunakan yang memungkinkan pengiriman melalui jarak yang lebih jauh dan lebih tinggi bandwidth (data rates) daripada bentuk-bentuk komunikasi lain. Serat optic merupakan perkembangan dari pergantian kabel sebagai transmisi. Hal ini dikarenakan fungsi dan kegunaan serat optic sangat berpotensi untuk mengurangi kelemahan dari logam kabel sebagai transmisi yang diantaranya ialah bahwa serat optic tidak terpengaruh terhadap gangguan Elektromagnetik. Oleh karena kemanfaatannya itu, serat optik dapat digunakan meskipun dalam ruang ketat dan dapat dirancang kembali untuk berbagai aplikasi termasuk jenis aplikasi serat laser dan sensor.
Kata kunci : Fiber optik, Manfaat
PENDAHULUAN
Manusia sebagai makhluk ciptaan Tuhan YME dan sebagai wakil Tuhan di bumi yang
menerima amanat-Nya untuk mengelola kekayaan alam. Sebagai hamba Tuhan yang
mempunyai kewajiban untuk beribadah dan menyembah Tuhan Sang Pencipta dengan tulus.
Salain itu, dalam kehidupan sehari- hari manusia tidak dapat lepas dari alat- alat teknologi
yang pada setiap waktu teknologi- teknologi tersebut terus bekembang. Serta umat manusia
dituntut untuk mengembangkan dan mengikuti perkembangan teknologi tersebut..
Fiber optik merupakan saluran transmisi (pemindah informasi) yang digunakan untuk
mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Fiber Optik terbuat dari
serat kaca dan bentuknya panjang dan tipis serta berdiameter sebesar rambut manusia. Serat
kaca ini merupakan serat yang dibuat secara khusus yang terbuat dari bahan kaca murni dan
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 1
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
kemudian diproses menjadi sebentuk gulungan kabel agar dapat digunakan untuk melewati
data yang ingin dikirim atau diterima. Fiber optik ini terdiri dari beberapa bagian yaitu
Cladding, Core, dan Buffer Coating.
Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik dan menjadi tempat
berjalannya cahaya sehingga pengiriman cahaya dapat dilakukan. Cladding adalah lapisan
luar yang membungkus Core dan memantulkan kembali cahaya yang terpancar keluar
kembali ke dalam Core. Sedangkan Buffer Coating merupakan lapisan plastik yang
melindungi serat dari kerusakan dan kelembaban. Core dan Cladding terbuat dari kaca
sedangkan Buffer atau Coating terbuat dari plastik agar fleksibel. Terdapat dua jenis fiber
optik yang umumnya digunakan, yaitu Single Mode dan Multi Mode.
Fiber optik memiliki banyak kelebihan di antaranya adalah informasi yang ada
ditransmisikan dengan kapasitas (bandwidth) yang besar. Fiber optik dapat dipergunakan
dengan kecepatan yang tinggi, hingga mencapai beberapa gigabit/detik. Karena murni terbuat
dari kaca dan plastik maka signal tidak terpengaruh pada gelombang elektromagnetik dan
frekuensi radio. Ukurannya kecil dan ringan sehingga sangat memudahkan pengangkutan dan
pemasangan di lokasi. Fiber optik juga sangat aman dipasang di tempat-tempat yang mudah
terbakar karena tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya fiber optik.
Fiber optik memerlukan daya listrik yang relatif tidak terlalu besar.
Karena fiber optik tidak digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal listrik, maka fiber optik
tidak akan mengalami kepanasan dan penipisan akibat tegangan listrik yang lewat di
dalamnya. Fiber optik bisa ditanam di tanah jenis apapun atau digantung di daerah manapun
tanpa harus cemas mengalami korosi/berkarat. Komunikasi menggunakan fiber optik lebih
aman karena informasi yang lewat tidak mudah untuk disadap atau dikacaukan dari luar. Di
antara begitu banyak kelebihan yang dimilikinya, fiber optik juga memiliki kekurangan di
antaranya adalah harganya yang cukup mahal serta fiber optik ini susah untuk disambung
dibandingkan kabel biasa karena metode penyambungannya yang harus menggunakan teknik
dan alat khusus serta ketelitian yang tinggi.
PEMBAHASAN
Gelombang sinyal yang dikirim dalam bentuk cahaya ini disimpan dalam inti serat
optik oleh pantulan internal total.Oleh karena pantulan internal total,maka memyebabkan
serat untuk melakukan sebagai waveguide.
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 2
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
Serat optik yang dapat melakukan banyak propagasi jalan atau melintang mode
disebut serat multi mode (MMF),sedangkan serat optic yang hanya dapat melakukan satu
modus disebut serat mode tunggal (SMF). Perbedaan diantara keduanya selain dari
kegunaannya,serat model MMF memiliki diameter inti yang lebih besar dan digunakan untuk
komunikasi jarak pendek link dan untuk aplikasi dimana kekuatan gelonbang cahaya tinggi
sangat dibutuhkan dalam banyak propagasi.Sedangkan Serat model SMF digunakan untuk
komunikasi lebih jauh dari 550 meter.
Jenis-jenis fiber optik
MMF
SMF
MMF (Multi mode fiber)
Yaitu memiliki inti yang lebih besar dengan diameter 0.0025 inchi atau setara dengan
62.5 micron dan memiliki kegunaan untuk mengirim sinyal cahaya infra merah dengan
panjang gelombang 850-1300 nano meter
SMF (Single mode Fiber)
Yaitu memiliki inti yang lebih kecil dengan diameter 0.00035 inchi atau setara dengan
9 micron dan memiliki kegunaan untuk mengirimkan sinyal cahaya infra merah dengan
panjang gelombang 1300-1550 nanometer
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 3
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
Serat optik yang beroperasi pada panjang gelombang 850 nm, 1300 nm, dan 1550 nm
menduduki wilayah dengan redaman yang kecil.
System serat optik memiliki :
a) Redaman 0,2 dB/km pada sekitar 1550 nm, (Jenis SMF)
b) Kurang dari 0,5 dB/km pada sekitar 1300 nm.(Jenis MMF)
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 4
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
Cara Kerja Fiber Optik
Sinar dalam fiber optik berjalan melalui inti dengan secara memantul dari cladding,
dan hal ini disebut total internal reflection, karena cladding sama sekali tidak menyerap sinar
dari inti. Akan tetapi dikarenakan ketidakmurnian kaca sinyal cahaya akan terdegradasi,
ketahanan sinyal tergantung pada kemurnian kaca dan panjang gelombang sinyal.
Keuntungan Fiber Optik
Lebih tipis: mempunyai diameter yang lebih kecil daripada kabel tembaga.
Memiliki nilai yang lebih ekonomis jika dibandingkan dengan Harga kabel
Kapasitas lebih besar.
Sinyal degradasi lebih kecil.
Tidak mengaliri Listrik
Efesiensi jika dibandingkan dengan kabel
Fleksibel.
TEKNOLOGI FIBER OPTIK
Perambatan cahaya pada fiber optik
Teknologi fiber optik maju pesat dan sedang berkembang pemamfatannya untuk
sistem teknologi telekomunikasi maju dan handal. Penemuan fiber optik sebagai media
transmisi pada suatu sistem komunikasi didasarkan pada hukum Snellius untuk perambatan
cahaya pada media transparan seperti pada kaca yang terbuat dari kuartz kualitas tinggi dan
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 5
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
dibentuk dari dua lapisan utama yaitu lapisan inti yang biasanya disebut core terletak pada
lapisan yang paling dalam dengan indeks bias n1 dan dilapisi oleh cladding dengan indeks
bias n2 yang lebih kecil dari n1.
Menurut hukum Snellius jika seberkas sinar masuk pada suatu ujung fiber optik
( media yang transparan ) dengan sudut kritis dan sinar itu datang dari medium yang
mempunyai indeks bias lebih kecil dari udara menuju inti fiber optik ( kuartz murni ) yang
mempunyai indeks bias yang lebih besar maka seluruh sinar akan merambat sepanjang inti
(core) fiber optik menuju ujung yang satu.
Dewasa ini ada 3 jenis fiber optik yang populer pemamfatannya pada sistem
komunikasi Fiber Optik yaitu:
a. Fiber optik multimode step indek
b. Fiber optik multimode Graded
c. Fiber optik single mode
Konfigurasi Dasar Sistem Komunikasi Fiber Optik
Sistem Komunikasi Fiber optik terdiri dari 3 komponen utama yaitu:
a. Transmitter berupa Laser Diode ( LD ) dan Light Emmiting Diode (LED)
b. Media transmisi berupa fiber optik
c. Receiver yang merupakan detektor penerima digunakan PIN dan APD. Konfigurasi
dasar Sistem Komunikasi Fiber Optik dapat dilihat pada gambar 2.2
Transmitter
Transmitter terdiri dari 2 bagian yaitu :
a. Rangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi sinyal digital menjadi sinyal analog,
selanjutnya data tersebut ditumpangkan kedalam sinyal gelombang optik yang telah
termodulasi
b. Sumber gelombang optik berupa sinar Laser Diode (LD) dan LED ( light emmiting
diode ) yang pemakaiannya disesuaikan dengan sistem komunikasi yang diperlukan.
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 6
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
Laser Diode dapat digunakan untuk sistem komunikasi optik yang sangat jauh seperti
Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) dan Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO),
karena laser LD mempunyai karakteristik yang handal yaitu dapat memancarkan daya
dengan intensitas yang tinggi, stabil, hampir monokromatis, terfokus, dan merambat
dengan kecepatan sangat tinggi, sehingga dapat menempuh jarak sangat jauh.
Pembuatannya sangat sukar karena memerlukan spesifikasi tertentu sehingga
harganyapun mahal. Jadi LD tidak ekonomis dan tidak efisien jika digunakan untuk
sistem komunikasi jarak dekat dan pada trafik kurang padat.
LED digunakan untuk sistem komunikasi jarak sedang dan dekat agar sistem dapat
ekonomis dan efektif karena LED lebih mudah pembuatanya, sehingga harganyapun
lebih murah.
Pada gambar 2.2.1 dapat diilustrasikan karakteristik transfer dari LD dan LED dan
menganalisanya bahwa setelah suatu harga tertentu dilampaui, dengan input yang
sama ternyata daya output LD jauh lebih besar dari LED.
Receiver
Receiver atau bagian penerima terdiri dari 2 bagian yaitu detektor penerima dan
rangakaian elektrik :
a. Detektor penerima berfungsi untuk mengkap cahaya yang berupa gelombang optik
pembawa informasi, dapat berupa PIN diode atau APD (Avalance Photo Diode)
pemilihannya tergantung keperluan sistem komunikasinya.
Untuk komunikasi jarak jauh digunakan detektor APD yang dapat bekerja pada
panjang gelombang 1300 nm, 1500 nm serta 1550 nm dengan kualitas yang baik.
Artinya detektor APD mempunyai sensitivitas dan response yang tinggi terhadap
sinar laser LD sebagai pembawa gelombang optik informasi.
Untuk komunikasi jarak pendek lebih efisien jika menggunakan ditektor PIN diode,
karena PIN baik digunakan untuk bit rate rendah dan sensitivitasnya tinggi untuk
LED. Pada gambar 2.2.2. dapat diilustrasikan daerah kerja dari laser LD dan LED
serta detektor APD dan PIN diode dan dapat dianalisis sebagai berikut:
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 7
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
Sumber cahaya LD terlihat memiliki daya lebih besar, stabil, konstan pada bit rate
berapapun, sedangkan sumber cahaya LED mempunyai daya pancar yang lebih kecil
dan pada bit rate 100 Mbps dayanya mulai menurun.
Detektor penerima PIN bereaksi baik pada bit rate rendah tetapi kurang sensitif bila
bit rate dinaikan.
Detektor penerima APD lebih sensitif pada bit rate tinggi. Untuk transmisi jarak jauh
diperlukan daya pancar yang lebih besar dan sensitifitas yang tinggi, sistem fiber
optik akan menggunakan laser LD sebagai sumber cahaya dan APD sebagai detektor
penerima. Sedangkan untuk transmisi jarak dekat cukup digunakan LED sebagai
sumber optik dan PIN sebagai ditektor penerima.
Rangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi cahaya pembawa informasi
terhadap data informasi terhadap data informasi yang dibawa dengan melakukan
regenerasi timing, regenerasi pulse serta konversi sinyal elektrik ke dalam interface
V.28 yang berupa sinyal digital dan sebaliknya
Atenuasi
Atenuasi adalah besaran pelemahan energi sinyal informasi dari fiber optik yang
dinyatakan dalam dB dan disebabkan oleh 3 faktor utama yaitu absorpsi, hamburan
(scattering) dan mikro-bending. Gelas yang merupakan bahan pembuat fiber optik biasanya
terbentuk dari silicon-dioksida ( SiO2). Variasi indeks bias diperoleh dengan menambahkan
bahan lain seperti titanium, thallium, germanium atau boron. Dengan susunan bahan yang
tepat maka akan didapatkan atenuasi yang sekecil mungkin. Atenuasi menyebabkan
pelemahan energi sehingga amplitudo gelombang yang sampai pada penerima menjadi lebih
kecil dari pada amplitudo yang dikirimkan oleh pemancar.
a. Absorpsi.
Absorpsi merupakan sifat alami suatu gelas. Pada daerah-daerah tertentu gelas
dapat mengabsorpsi sebagian besar cahaya seperti pada daerah ultraviolet. Hal ini
disebabkan oleh adanya gerakan elektron yang kuat. Demikian pula untuk daerah
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 8
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
inframerah, terjadi absorpsi yang besar. Ini disebabkan adanya getaran ikatan kimia .
Oleh karena itu sebaiknya penggunaan fiber optik harus menjauhi daerah ultraviolet
dan inframerah. Penyebab absorpsi lain adanya transmisi ion-ion logam dan ion OH.
Ion OH ini ternyata memberikan sumbangan absorpsi yang cukup besar. Semakin
lama usia suatu fiber maka bisa diduga akan semakin banyak ion OH di dalamnya
yang menyebabkan kualitas fiber menurun.
b. Hamburan
Seberkas cahaya yang melalui suatu gelas dengan variasi indeks bias
disepanjang gelas tadi, sebagian energinya akan hilang dihamburkan oleh benda
benda kecil yang ada di dalam gelas. Hamburan yang disebabkan oleh tumbukan
cahaya dengan partikel tersebut dinamakan hamburan Rayleigh. Besarnya hamburan
Rayleigh ini berbanding terbalik dengan pangkat empat dari pangjang gelombang
cahaya yaitu : 1/ λ . Sehingga dapat disimpulkan untuk lamda kecil, hamburan
Rayleigh besar dan sebaliknya. Seberapa besar sumbangan hamburan Rayleigh ini
terhadap atenuasi transmisi dapat dilihat pada grafik gambar 2.3. yang sudah
direkomendasi oleh CCITT. Ternyata pada panjang gelombang sekitar 0,85 μm yaitu
panjang gelombang sinar laser Ga A1 As, Hamburan Rayleigh memberikan loss
akibat hamburan sangat kecil dibandingkan dengan loss fiber optik multimode.
Karena itu fiber optik singlemode lebih baik mutunya sebagai media transmisi
dibandingkan dengan fiber optik multimode.
c. Mikro-bending
Atenuasi lainya adalah atenuasi yang disebabkan mikro-bending yaitu pembengkokan
fiber optik untuk memenuhi persyaratan ruangan. Namun pembengkokan dapat pula
terjadi secara tidak sengaja seperti misalnya fiber optik yang mendapat tekanan cukup
keras sehingga cahaya yang merambat di dalamnya akan berbelok dari arah transmisi
dan hilang. Hal ini tentu saja menyebabkan atenuasi.
Karakteristik Transmisi
Sifat transmisi informasi dapat dijelaskan sebagai berikut:
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 9
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
a. Informasi yang akan ditransmisikan berupa data dalam bentuk digital sedangkan
bentuk sinyal pembawa carrier yang akan melewati media transmisi fiber optik berupa
sinyal analog.
b. Untuk itu diperlukan proses modulasi dan demodulasi yaitu proses yang mengubah
data digital ke analog dan juga proses sebaliknya dengan menggunakan sebuah
Modem dengan pirantinya.
c. Dalam hal ini jenis fiber optik yang digunakan sebagai media transmisi adalah fiber
optik multimode graded indeks.
KESIMPULAN
Fiber Optik (Serat optic) adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik
yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari 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. Teknologi fiber optik saat ini sudah maju pesat
dan sedang berkembang pemamfatannya untuk sistem teknologi telekomunikasi maju dan
handal.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.
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 10
Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari
DAFTAR PUSTAKA
Simanjuntak,Tiur (2010).Buku Dasar-dasar Telekomunikasi Optik.Bandung:Penerbit
Alumni Bandung 2010
http://id.wikipedia.org/wiki/Serat_optikhttp://yulian.firdaus.or.id/fiber-optic/
http://www.pcmedia.co.id
http://www.waena.org/
Universitas SriwijayaPendidikan Fisika Page 11
top related