Fiber Optic

Bagian – Bagian Fiber Optik

Fiber optik terdiri dari serat optik dan bagian pembungkus.

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.

1. Core

adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar dilakukan.

2. Cladding

adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core).

3. Buffer Coating

adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan. Sedangkan dalam penngunaannya serat optik akan dilapisi oleh material lainnya yang berguna untuk melapisi serat fiber. Dimana bagian-bagian yang ditambahkan adalah :

1. Strength material

Adalah material yang digunakan untuk melapisi buffer dan melindungi serat optik agar tidak terjadi masalah sterching pada saat pemulsaan sinyal elektronik

2. Jacket

Adalah bagian yang melindungi serat optik dan material dari lingkunga luar seperti air, cahaya, dan unsur-unsur lainnya serta gaya abrasi yang dapat membahayakan fiber optik.

Karakteristik Serat Optik

Kabel optic memiliki karakteristik yang berbeda dengan kabel lainnya. Karkteristik tersebut adalah :

a) Ukuran kecil

Diameter luar serat optik berkisar antara 100-250 µm. Diameter maksimum setelah dilapisi/dibungkus dengan plastick/nilon sebagai jaket menjadi ± 1 mm. Ukuran ini masih sangat kecil dibandingkan dengan konduktor kabel coaxial (1- 10 mm).

b) Ringan

Dibandingkan dengan kabel transmisi biasa (Spesifigravity 9.8) maka specifigravity bahan silica sebagai serat optik yaitu 2.2, sehingga beratnya menjadi 1/2 – 1/3 berat kabel transmisi biasa.

c) Lentur

Pada umumnya serat optik tidak akan patah bila dilengkungkan dengan radius 5mm. Oleh karenanya kabel serat optik mempunyai kelenturan yang sama dengan kabel transmisi biasa, sehingga teknis pemasangannya tidak jauh berbeda dengan teknik pemasangan kabel biasa.

d) Tidak berkarat

Bahan silica sebagai bahan dasar serat optik mempunyai sifat kimia yang sangat stabil oleh karenanya tidak mungkin berkarat.

e) Rugi-rugi rendah

Serat optik dengan bahan silica mempunyai rugi-rugi transmisi rendah, besarnya berkisar 2-8 dB/km dengan panjang gelombang 830 nm. Dibandingkan dengan kabel coaksial yang mempunyai rugi-rugi transmisi sebesar 19 dB/km pada frekuensi 60 Mhz.

f) Kapasitas tinggi

Kapasitas dalam menyalurkan informasi per cross section area sangat besar disamping mempunyai bandwidth yang lebar (Broadband). Sebagai contoh : Kapasitas penyaluran per cross section area 100 x dibandngkan dengan multi pair cable dan 10 x dibandingkan dengan coaxial cable.

g) Bebas induksi

Serat optik menggunakan bahan dasar silica yang pada dasarnya merupakan bahan dielektrik yang sangat baik dan kebal terhadap induksi elektromagnet dan juga terhadap kilat/petir.

h) Cross Talk rendah

Kemungkinan terjadinya kebocoran sinar antar serat optik sangat kecil, demikian pula kebocoran akibat masuknya sinar dari luar kemudian ikut merambat dalam serat optik.

i) Tahan temperatur tinggi

Bahan silica mempuyai titik leleh ± 1900º C dan ini sangat jauh diatas titik leleh capper dan plastik. Sangat ideal bila dipergunakakn sebagai sarana komunikasi pada daerah yang rawan terhadap tenperatur tinggi.

j) Tidak menimbulkan bunga api

Pada titik sambung tidak mungkin terjadi bunga api (discharge), oleh karenanya sangat ideal bila digunakan pada tempat-tempat yang peka terhadap ledakan/kebakaran.

k) Tidak dapat dicabangkan

Serat optik mempunyai ukuran sangat kecil/sangat tipis. Oleh karenanya sangat sulit bahkan tidak mungkin untuk dicabangkan. Bila harus dicabangkan maka harus dilakukan perubahan terlebih dahulu dari sinyal optik ke sinyal elektrik.

l) Tidak menggunakan bahan tembaga

Serat optik menggunakan bahan silica yang tidak mengandung unsur logam bahkan serat optik yang menggunakan Multicomponent Glass, unsur campuran logam (copper) sangat kecil. Tembaga hanya digunakan sebagai pelapis pelidung pada kabel fiber optik untuk komunikasi kabel laut dan sebagai lewatnya arus DC untuk mencatu tegangan pada repeater-repeater di bawah laut.

Meskipun rapuh, namun masih mempunyai daya peregangan kurang lebih sebesar 5% untuk menghindarkan kerusakan serat optik pada waktu pemasangan/penarikan, maka pada waktu disusun menjadi kabel optik diberi penguat

Jenis – Jenis Fiber Optik

Berdasarkan mode yang dirambat :

1. Single-mode fibers

Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nanometer). Singlemode Step Index mempunyai karakteristik sebagai berikut :

Serat optik Singlemode Step Index memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan ukuran claddingnya

Ukuran diameter core antara 2 µm – 10µm

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

Memiliki redaman yang sangat kecil

Memiliki bandwidth yang lebar

Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi

Dapat digunakan untuk transmisi jarak dekat, menengah dan jauh

2. Multi-mode fibers

Mempunyai inti yang lebih besar(berdiameter 0.0025 inch atau 62.5 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 850-1300 nanometer). Multimode Step Index mempunyai karakteristik sebagai berikut :

Indeks bias core konstan. Ukuran core besar (50mm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis.

Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar

Sering terjadi dispersi.

Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah

Berdasarkan indeks bias core :

Step indeks

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

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 diminimal

Cara Kerja Fiber Optik

Berlainan dengan telekomunikasi yang mempergunakan gelombang elektromagnet maka pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal informasi. Pertama-tama microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat penerima (receiver) yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang cahaya ini dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi menjadi gelombang cahaya pada transmitter dan kemudian merubahnya kembali menjadi sinyal listrik pada receiver. Pada receiver sinyal listrik dapat dirubah kembali menjadi gelombang suara.

Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau kebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengan nama komponen optoelectronic pada setiap ujung serat optik. Dalam perjalanannya dari transmitter menuju ke receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya (sambungan). Karena itu bila jarak ini terlalu jauh akan diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman.

Proses Pembuatan Fiber Optic

Bahan

Kaca serat optik yang hampir selalu dibuat dari silika, namun beberapa bahan lainnya, seperti fluorozirconate, fluoroaluminate, dan chalcogenide kacamata, lagi digunakan untuk aplikasi-riak gelombang inframerah. Seperti kacamata lainnya, kacamata ini memiliki refractive index sekitar 1.5. Biasanya perbedaan antara inti dan cladding adalah kurang dari satu persen.

Serat optik plastik (POF) yang umumnya langkah-indeks multi-mode serat inti dengan diameter 0,5 millimeters atau lebih besar. POF biasanya lebih tinggi attenuation co-efficients dari serat kaca, 1 dB / m atau lebih tinggi, dan ini attenuation tinggi membatasi berbagai POF berbasis sistem.

Pembuatan

Fiber/serat optic dibuat dari gelas optik yang sangat murni yang mengandung sangat sedikit sekali pengotor (impurities).Langkah-langkah pembuatannya adalah :

1. Membuat Preform Blank

Gelas untuk preform ini dibuat dengan suatu proses yang disebut dengan Modified Chemical Vapor Deposition (MCVD). Berikut gambar skematis prosesnya :

Pada proses ini, gas oksigen disuntikkan dalam bentuk gelembung-gelembung ke larutan silikon klorida (SiCl4), germanium klorida (GeCl4) dan atau larutan kimia lainnya. Campuran ini harus bersifat presisi dalam sifat fisik maupun optiknya, meliputi : indeks refraksi, koefisien pemuaian, titik lelehnya dan sebagainya. Uap gas tersebut lalu diarahkan ke dalam tabung silika atau kuarsa sintetik pada mesin lathe khusus. Saat lathe bekerja, obor akan digerakkan ke atas dan bawah disisi luar tabung. Panas yang tinggi dari obor tersebut akan menyebabkan :

Silikon dan germanium bereaksi dengan oksigen, membentuk silikon dioksida (SiO2) dan germanium dioksida (GeO2).

Silikon dioksida dan germanium dioksida yang berada di dalam tabung akan menumpuk dan melebur membentuk gelas.

Lathe akan berputar terus menerus untuk membuat coating yang rata dan konsisten pada blank. Kemurnian dari blank dijaga dengan menggunakan plastik tahan korosi pada sistem pengaliran gas-nya (blok katup, pipa, segel) dan mengontrol ketat aliran dan komposisi dari

campuran. Proses pembuatan preform blank ini berjalan otomatis dan membutuhkan waktu beberapa jam. Setelah preform blank dingin, pengujian kualitas (indeks refraksi) harus dilakukan.

1. Menarik fiber dari preform

Setelah preform blank selesai diuji, preform blank lalu dimasukkan ke fiber drawing tower.

Blank dimasukkan ke dapur grafit (3.542 – 3.992 oF) dan pada ujungnya meleleh hingga gumpalan lelehan jatuh akibat gravitasi. Saat jatuh, gumpalan tersebut akan mendingin dan membentuk benang. Operator lalu memasang untaian tersebut melalui suatu seri coating cup dan UV Curing Oven ke kumparan yang ditarik. Mekanisme tractor secara perlahan akan menarik serat dari preform blank yang dipanaskan dan secara presisi dikendalikan menggunakan laser micrometer untuk menentukan diameter serat dan memberikan informasi kembali pada mekanisme tractor tadi. Serat tersebut ditarik dari blank dengan kecepatan 10 – 20 m/s dan dijadikan kumparan yang dapat menampung hingga 2.2 km serat optik tersebut.

1. Menguji Produk Serat Optik

Pengujian untuk produk akhir serat optik mencakup :

Tensile Strength à minimum 100.000 lb/in2. Profil indeks refraktif à menunjukkan numerical aperturedan juga cacat optiknya.

Geometri serat à memastikan diameter inti, dimensi cladding, diameter coating sama.

Attenuation(pelemahan)à menentukan tingkat degradasi panjang gelombang beragam sinyal cahaya setelah jarak tertentu.

Kapasitas informasi yang dibawa (bandwidth) à jumlah sinyal yang dapat dibawa pada suatu saat.

Dispersi kromatik à sebaran beragam panjang gelombang cahaya melalui inti (sangat penting untuk bandwidth).

Temperatur kerja atau jangkauan kelembaban.

Pengaruh temperatur terhadap pelemahan.

Kemampuan untuk mengalirkan cahaya dibawah air à penting untuk kabel dibawah air.

Saat serat telah melewati pengujian tersebut, serat-serat ini dijual ke perusahaan telepon, perusahaan kabel dan penyedia jaringan. Banyak perusahaan yang saat ini sedang mengganti sistem lama mereka yang berdasarkan pada kawat tembaga dengan sistem serat optik untuk meningkatkan kecepatan, kapasitas dan kejernihannya.

Aplikasi Fiber Optic

Fiber-optic komunikasi

Serat optik dapat digunakan sebagai media telekomunikasi dan jaringan karena fleksibel dan dapat digabungkan sebagai kabel. Hal ini berguna terutama untuk komunikasi jarak jauh, karena cahaya propagates melalui serat dengan sedikit attenuation dibandingkan dengan kabel listrik. Hal ini memungkinkan panjang jarak yang akan spanned dengan beberapa repeaters. Selain itu, per-saluran lampu sinyal propagating dalam serat dapat di modulated harga tinggi sebagai sebagai 111 gigabits per detik, walaupun 10 atau 40 Gb / s biasa digunakan dalam sistem. Setiap serat dapat membawa banyak jalur independen, masing-masing yang berbeda dengan panjang gelombang cahaya (panjang gelombang-division multiplexing (wdm)). Jaring menilai data (data rate tanpa overhead byte) per serat adalah per-saluran data menilai dikurangi oleh FEC overhead, dikalikan dengan jumlah saluran (biasanya sampai delapan puluh dalam komersial padat wdm sistem pada 2008.

Lebih dari jarak pendek, seperti jaringan dalam sebuah bangunan, serat menghemat ruang di kabel ducts karena satu serat dapat membawa lebih banyak data dari satu kabel listrik. Fiber juga kekebalan untuk gangguan listrik, tidak ada pembicaraan antara lintas sinyal yang berbeda dan tidak ada kabel pickup lingkungan kebisingan. Berlapis baja non-serat tersebut tidak melakukan kabel listrik, yang membuat serat solusi yang baik untuk melindungi peralatan komunikasi di tegangan tinggi lingkungan seperti daya generasi fasilitas komunikasi atau logam struktur rawan kilat pemogokan. Mereka juga dapat digunakan dalam lingkungan dimana peletus uap yang hadir, tanpa bahaya pengapian. Suara dr sambungan telepon lebih sulit dibandingkan dengan sambungan listrik, dan ada konsentris dual core serat yang akan berkata kepada tap-bukti.

Walaupun serat dapat dibuat transparan dari plastik, gelas, atau kombinasi dari kedua, serat yang digunakan dalam jarak jauh aplikasi telekomunikasi selalu kaca, karena semakin rendah attenuation optik. Kedua multi-mode dan single-mode serat digunakan dalam komunikasi, dengan multi-mode serat umumnya digunakan untuk jarak pendek, hingga 550 m (600 yards), dan single-mode serat lagi digunakan untuk jarak link. Karena dari tighter tolerances diperlukan untuk beberapa cahaya dalam dan di antara satu-mode serat (inti diameter sekitar 10 micrometers), satu-mode transmitters, receivers, amplifiers dan komponen lainnya yang umumnya lebih mahal daripada multi-mode komponen.

MetalurgiMetalurgi adalah ilmu, seni, dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan

perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi:

pengolahan mineral (mineral dressing) ekstraksi logam dari konsentrat mineral (metalurgi ekstraksi)

proses produksi logam (metalurgi mekanik)

perekayasaan sifat fisik logam (metalurgi fisik)

Sejarah

Sejarah ilmu metalurgi diawali dengan teknologi pengolahan hasil pertambangan. Logam yang paling dini digunakan oleh manusia tampaknya adalah emas, yang bisa ditemukan secara bebas. Sejumlah kecil emas telah ditemukan telah digunakan di gua-gua di Spanyol pada masa Paleolitikum, sekitar 40.000 SM. Perak, tembaga, timah dan besi meteor juga dapat ditemukan bebas, dan memungkinkan pengerjaan logam dalam jumlah terbatas. Senjata Mesir yang dibuat dari besi meteor pada sekitar 3000 SM sangat dihargai sebagai "belati dari langit". Dengan pengetahuan untuk mendapatkan tembaga dan timah dengan memanaskan bebatuan, serta mengkombinasikan tembaga dan timah untuk mendapatkan logam paduan yang dinamakan sebagai perunggu, teknologi metalurgi dimulai sekitar tahun 3500 SM pada masa Zaman Perunggu.

Ekstraksi besi dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih sulit. Proses ini tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit pada sekitar 1200 SM, pada awal Zaman Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah faktor kunci dalam keberhasilan orang-orang Filistin.

Perkembangan historis metalurgi besi dapat ditemukan dalam berbagai budaya dan peradaban lampau. Ini mencakup kerajaan dan imperium kuno dan abad pertengahan di Timur Tengah dan Timur Dekat, Mesir kuno, dan Anatolia (Turki sekarang), Kartago, Yunani, Romawi kuno, Eropa abad pertengahan, Cina kuno dan pertengahan, India kuno dan pertengahan, Jepang kuno dan pertengahan, dan sebagainya. Banyak penerapan, praktik dan perkakas metalurgi mungkin sudah digunakan di Cina kuno sebelum orang-orang Eropa menguasainya (seperti tanur, besi cor, baja, dan lain-lain).

Berdasar kedekatan antara metalurgi dengan pertambangan inilah maka pada awalnya pendidikan metalurgi lahir dari sekolah-sekolah pertambangan seperti pendidikan metalurgi di Colorado School of Mines.

Ekstraksi

Metalurgi ekstraksi adalah praktik menghapus logam berharga dari sebuah biji dan pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni. Dalam rangka untuk mengubah logam oksida, atau sulfida untuk sebuah logam murni, bijih besi harus dikurangi secara fisik, kimiawi atau elektrolisasi. Ahli metalurgi ekstraksi akan tertarik dalam tiga aliran utama yakni pemakanan, berkonsentrasi (oksida logam berharga/sulfida) dan punca (limbah). Setelah pertambangan dari potongan besar akan diperoleh bijih melalui pelumatan dengan melalui penghancuran dan penggilingan untuk mendapatkan partikel-partikel yang cukup kecil di mana masing-masing partikel terdiri dari bahan berharga atau limbah. Partikel terkonsentrasi yang berharga dalam bentuk yang mendukung memungkinkan pemisahan logam yang dikehendaki dari kandungan limbah yang tidak dikehendaki.

Pertambangan mungkin tidak diperlukan bila terdapat tubuh bijih dan lingkungan fisik yang kondusif untuk pencucian. Larut pencucian bijih mineral dalam tubuh dan menghasilkan solusi yang kaya. Solusi dikumpulkan dan diproses untuk mengekstrak logam berharga. Badan bijih umumnya mengandung lebih dari satu logam berharga. Punca dari proses sebelumnya dapat digunakan kembali sebagai bahan dalam proses lain untuk mengambil produk sekunder dari bijih asli. Selain itu, suatu zat terkonsentrasi mungkin berisi lebih dari satu logam berharga. Yang berkonsentrasi kemudian akan diproses untuk memisahkan logam berharga dalam konstituen individu.

Pendidikan metalurgi

Pada saat ini pendidikan metalurgi sudah sedemkian luas sehingga beberapa perguruan tinggi mengkhususkan penekanan pada cabang-cabang ilmu metalurgi.

Cabang pengolahan mineral dan metalurgi ekstraksi biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di jurusan Teknik Pertambangan.

Cabang metalurgi mekanik biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di jurusan Teknik Mesin dan Teknik Industri.

Cabang metalurgi fisik biasanya diajarkan secara merata di berbagai perguruan tinggi sebagai fundamen dari ilmu logam.

Perkembangan persoalan ilmiah dan teknis saat ini yang memerlukan pemecahan multidisiplin mengharuskan adanya pertemuan antara berbagai disiplin ilmu yang berbeda. Dalam hal ini seorang metalurgis (ilmuwan dan pekerja metalurgi) berada di tengah-tengah pertemuan ilmu-ilmu tersebut. Metalurgi beririsan dengan beberapa aspek ilmu kimia, teknik kimia, fisika, teknik fisika, teknik mesin, pertambangan, lingkungan, dll.

Pengolahan mineral

Pengolahan mineral (mineral dressing) adalah pengolahan mineral secara fisik. Tujuan dari pengolahan mineral adalah meningkatkan kadar logam berharga dengan cara membuang bagian-bagian dari bijih yang tidak diinginkan. Secara umum, setelah proses mineral dressing akan dihasilkan tiga kategori produk.

1. Konsentrat, dimana logam-logam berharga terkumpul dan dengan demikian kadarnya menjadi tinggi.

2. Tailing, dimana bahan-bahan tidak berharga (bahan ikutan, gangue mineral) terkumpul.

3. Middling, yang merupakan bahan pertengahan antara konsentrat dan tailing.

Teknik pengolahan mineral bermacam-macam. Pengaplikasiannya sangat tergantung pada jenis bijih atau mineral yang akan ditingkatkan konsentrasinya. Pemilihan teknik didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisik dari mineral-mineral yang ada dalam bijih tersebut. Teknik-teknik yang digunakan dalam proses pengolahan mineral di antaranya adalah:

Konsentrasi gravitasi

Teknik ini memanfaatkan perbedaan berat jenis antara mineral-mineral. Mineral-mineral dipisahkan dengan peralatan yang berprinsip pada pemisahan berat jenis seperti jigging, rake classifier, spiral classifier, vibrating table, dll.

Flotasi

Teknik ini memanfaatkan perbedaan sifat permukaan mineral-mineral. Dengan menambahkan reagen kimia yang bisa membuat permukaan salah satu mineral menjadi hidrofil sementara bagian reagen itu sendiri memiliki sifat hidrofob, maka mineral bersangkutan dapat diangkat oleh gelembung yang ditiupkan ke permukaan untuk dipisahkan. Biasnya mineral-mineral sulfida dipisahkan dengan cara ini.

Magnetic Separation

Cara ini memanfaatkan sifat magnet dari mineral-mineral. Mineral yang bersifat feromagnetik dipisahkan dari mineral yang bersifat diamagnetik.

Dan teknik-teknik lainnya, seperti electric separator, dll.

Metalurgi ekstraksi

Pada bagian pengolahan mineral, konsentrat yang mengandung logam berharga dipisahkan dari pengotor (gangue mineral) yang menyertainya. Sedangkan ilmu metalurgi ekstraksi adalah untuk memisahkan logam berharga dalam konsentrat dari material lain.

Metalurgi fisik

Metalurgi fisik adalah pengetahuan-pengetahuan mengenai fisika dari logam-logam dan paduan-paduan umpamanya tentang sifat-sifat mekanik, sifat-sifat teknologi serta pengubahan-pengubahan sifat-sifat tersebut yang umumnya menyangkut segi-segi pengembangan atau development, pada penggunaan dan pengolahan atau teknologi logam-logam dan paduan-paduan.