fiber optik

Jurnal Fisika OptikBy : Yudi Adhari

PENGERTIAN DASAR FIBER OPTIK DAN TEGNOLOGINYA

Yudi Adhari, Nim 06101411031Mahasiswa UniversitasSriwijaya Fakultas FKIP Fisika Palembang 2010

[email protected]

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


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.



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



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)



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



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.



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:



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



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:



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.


http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Optik_pencitraan&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Sensor

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pencahayaan&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Telekomunikasi

http://id.wikipedia.org/wiki/Laser

http://id.wikipedia.org/wiki/Serat

http://id.wikipedia.org/wiki/Cahaya

http://id.wikipedia.org/wiki/Plastik

http://id.wikipedia.org/wiki/Kaca

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Saluran_transmisi&action=edit&redlink=1


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/


http://www.waena.org/

http://www.pcmedia.co.id/

http://yulian.firdaus.or.id/fiber-optic/

fiber optik

Documents