bab ii - digital library - perpustakaan pusat unikom ...elib. viewcahaya yang bergerak dari materi...

Download BAB II - Digital library - Perpustakaan Pusat Unikom ...elib.  viewCahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih besar ke materi dengan indeks bias lebih kecil, maka akan bergerak menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal), dengan sudut datang lebih kecil dari pada sudut bias i r

Post on 22-Apr-2018

216 views

Category:

Documents

3 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BAB II

PAGE

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1Perambatan Cahaya

Bila gelombang cahaya merambat melalui material, tidak dalam ruang hampa, maka kecepatannya akan lebih kecil. Sesuai dengan rumus :

V = c/n, atau n = c/V

Di mana :

n = Refractive index atau indeks bias.

V= Kecepatan rambat cahaya dalam material.

Yang menunjukan bahwa indeks bias suatu medium tak lain ialah perbandingan antara keceptan cahaya dalam hampa udara dengan keceptannya dalam medium yang bersangkutan.

Cahaya dapat merambat dalam suatu medium dengan tiga cara yaitu merambat lurus, dibiaskan dan dipantulkan.

Gambar 2.1. Pemantulan dan Pembiasan Cahaya

Cahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih besar ke materi dengan indeks bias lebih kecil, maka akan bergerak menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal), dengan sudut datang lebih kecil dari pada sudut bias. Sedangkan cahaya yang bergerak dari materi dengan indeks bias lebih kecil ke materi dengan indeks bias lebih besar, maka akan bergerak mendekati sumbu tegak lurus (garis normal), dengan sudut datang lebih besar daripada sudut bias.

Besar sudut dari cahaya yang direfleksikan akan tergantung dari besarnya sudut datang. Dengan mengatur besarnya sudut datang i sehingga diperoleh sudut r = 90, maka cahaya tidak akan direfraksikan melalui material kedua (n2), tetapi merambat melalui permukaan (batas n1 dan n2).

2.2Serat Optik

Serat optik adalah suatu jenis penghantar yang mempunyai band width yang lebih besar dibandingkan dengan jenis penghantar lain.

Sebuah serat optik terdiri atas core(inti), cladding(kulit), coating(pelindung), strengthening serat dan cable jacket (kulit kabel). Elemen dasar sebuah kabel serat optik adalah cladding dan core. Cahaya yang disalurkan merambat pada core, dimana pola rambatannya mengikuti pola cahaya masuk lalu cahaya dipantulkan oleh cladding sepanjang saluran.

Gambar di bawah ini memperlihatkan struktur dasar sebuah kabel serat optik secara umum.

Gambar 2.2. Serat optik

Spesifikasi dari setiap bagian gambar diatas antara lain adalah sebagai berikut.

a. Core

berfungsi untuk menyalurkan cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya;

terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi;

memiliki diameter 8 m ~ 100 m. Ukuran core sangat mempengaruhi karakteristik serat optik;

indek bias (n) core selalu lebih besar dari pada indeks bias cladding (Nc > Nd).

b. Cladding

berfungsi sebagai cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya;

terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil dari core dan merupakan selubung dari core;

hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core.

c. Coating

berfungsi sebagai pelindung mekanis yang melindungi serat optik dari kerusakan dan sebagai pengkodean warna pada serat optik;

terbuat dari bahan plastik.

d. Strengthening serat

berfungsi sebagai serat yang menguatkan bagian dalam kabel sehingga tidak mudah putus;

terbuat dari bahan serat kain sejenis benang yang sangat banyak dan memiliki ketahanan yang sangat baik.

e. Jacket kabel

berfungsi sebagai pelindung keseluruhan bagian dalam kabel serat optik serta didalamnya terdapat tanda pengenal;

terbuat dari bahan PVC.

2.3Jenis Serat Optik

Berdasarkan sifat dan karakteristiknya maka jenis serat optik secara garis besar dapat dibagi menjadi 2 yaitu :

2.3.aSingle Mode

Serat optik single mode/monomode mempunyai diameter inti (core) yang sangat kecil 3 10 mm, sehingga hanya satu berkas cahaya, saja yang dapat melaluinya. Oleh karena hanya satu berkas cahaya maka tidak ada pengaruh indeks bias terhadap perjalanan cahaya atau pengaruh perbedaan waktu sampainya cahaya dari ujung satu sampai ke ujung yang lainnya (tidak terjadi dispersi). Dengan demikian serat optik singlemode sering dipergunakan pada sistem transmisi serat optik jarak jauh atau luar kota (long haul transmission system). Sedangkan graded index dipergunakan untuk jaringan telekomunikasi lokal (local network).

Karakteristik jenis serat optik Single mode antara lain ;

Memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan dengan ukuran cladingnya.

Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik

Digunakan untuk data dengan bit rate tinggi.

2.3.bMultimode

Pada jenis serat optik ini penjalaran cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya terjadi dengan melalui beberapa lintasan cahaya, karena itu disebut multimode. Diameter inti (core) sesuai dengan rekomendasi dari CCITT G.651 sebesar 50 mm dan dilapisi oleh jaket selubung (cladding) dengan diameter 125 mm. Sedangkan berdasarkan susunan indeks biasnya serat optik multimode memiliki dua profil yaitu graded index dan step indeks.

Pada serat graded indeks, serat optik mempunyai indeks bias cahaya yang merupakan fungsi dari jarak terhadap sumbu/poros serat optik. Dengan demikian cahaya yang menjalar melalui beberapa lintasan pada akhirnya akan sampai pada ujung lainnya pada waktu yang bersamaan.

Berlainan dengan graded index, maka pada serat optik step index (mempunyai index bias cahaya sama) sinar yang menjalar pada sumbu akan sampai pada ujung lainnya terlebih dahulu (dispersi). Hal ini dapat terjadi karena lintasan yang melalui poros lebih pendek dibandingkan sinar yang mengalami pemantulan pada dinding serat optik. Sebagai hasilnya terjadi pelebaran pulsa atau dengan kata lain mengurangi lebar bidang frekuensi. Oleh karena itu secara praktis hanya serat optik graded index saja yang dipergunakan sebagai saluran transmisi pada serat optik multimode.

Karakteristik jenis serat optik Multimode antara lain ;

Indeks bias core konstan.

Ukuran core besar (50-200 mm) dan dilapisi clading yang sangat tipis.

Penyambungan core lebih mudah karena memiliki core yang besar.

Terjadi dispersi.

Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate yang rendah.

Tabel 2.1 Perbandingan jarak repeater antara serat optik multimode dan singlemode

Bit rate ( Mbit/dt )

Jarak repeater multimode ( Km )

Jarak repeater singlemode ( Km )

140 280 420 565

30 20 15 10

50 35 33 31

2.4Perbandingan jenis serat optik berdasarkan karakteristiknya;

2.4.aStep Indeks Single Mode

Memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan dengan ukuran cladingnya.

Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu fiber optic.

Digunakan untuk data dengan bit rate tinggi.

Gambar 2.3 Step Indeks Single Mode

2.4.bStep Indeks Multi Mode

Indeks bias core konstan.

Ukuran core besar (50-200 m) dan dilapisi clading yang sangat tipis.

Penyambungan core lebih mudah karena memiliki core yang besar.

Terjadi dispersi.

Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate yang rendah.

Gambar 2.4. Step Indeks Multi Mode

2.4.cGraded Indeks Multi Mode

Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda.

Indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan turun sampai dengan batas core dan clading.

Cahaya merambat karena difraksi yang tejadi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu fiber optic.

Masing-masing kecepatan cahaya tiap lapisan gelas berbeda,tetapi sampainya bersamaan.

Dispersi minimum.

Harganya lebih mahal dari Step Indeks karena proses pembuatannya lebih sulit.

Gambar 2.5. Graded Indeks Multi Mode

2.5Redaman Serat Optik

Redaman serat optik dinyatakan dengan satuan dB/km. Macam-macam redaman serat optik adalah sebagai berikut.

Rayleigh Scatering, yaitu redaman dari gelombang pendek yang diakibatkan oleh struktur kaca yang tidak teratur. Struktur ini akan memindahkan sebagian dari berkas cahaya yang seharusnya merambat langsung melalui serat optik;

Mikrobending terjadi akibat tekanan mekanik sewaktu proses penarikan;

Absorption yaitu redaman untuk panjang gelombang yang tinggi (diatas 1600 nm) yang disebabkan oleh penyerapan dari gelas;

Dispersi yaitu redaman yang disebabkan oleh pulsa-pulsa yang ditransmisikan pada ujung serat optik sebagai akibat dari panjang perambatan.

2.6Sistem Transmisi Serat Optik

Sistem transmisi serat optik terdiri atas komponen-komponen sebagai berikut.

2.6.aTransmitter Optik

Transmitter berfungsi mengubah sinyal elektris menjadi sinyal optik/cahaya. Ada dua jenis pemancar optik yang sering digunakan pada sistem transmisi serat optik yaitu Light Emitting Diode (LED) dan SemiconductorLaser Diode (LD). Transmitter terdiri atas sumber cahaya seperti diperlihatkan pada Gambar 2.6

KANALINPUT

DATASUMBER CAHAYA

Gambar 2.6. Skema pemancar sistem optik

2.6.b. Kabel Serat Optik

Berikut ini beberapa karakteristik kabel serat optik.

berupa selubung serat optik gelas dengan ukuran yang sangat kecil, dengan diameter 5 mikrometer s/d 250 mikrometer,

terbuat dari material kelas tinggi yang bebas air,

berfungsi memandu cahaya/jalan cahaya dari pengirim ke penerima.

2.6.c Receiver Optik

Receiver optik adalah perangkat yang bertugas untuk mengubah sinyal optik menjadi informasi di penerima. Receiver ini langsung mengubah pulsa optik mejadi pulsa elektrik secara langsung. Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.7.

KANALOUTPUT

REPEATERDATA

DETEKTOR

OPTIK

Gambar 2.7