NAMA : WILLIAM YOHANES S.

NIM : M0211075

TUGAS : RESUME CATATAN KULIAH FABRIKASI DAN

KARAKTERISASI FIBER OPTIK TANGGAL 10 DESEMBER

2014

SERAT OPTIK, METODE PRE-CASTING, DAN METODE MOCVD

a. Serat optik

Serat optik merupakan dielektrik waveguide yang bekerja pada frekuensi cahaya. Serat

optik memiliki bentuk silinder dan menyalurkan energi gelombang elektromagnetik dalam

bentuk cahaya di dalam permukaannya dan mengarahkannya pada sumbu aksis. Bahan serat

optik terbuat dari material low-loss seperti gelas silika. Berkas cahaya yang datang pada fiber

akan mengalami pemantulan total apabila sudut datang lebih besar dari sudut kritis.

Serat optik memiliki tiga bagian yaitu inti (core), cladding (lapisan selimut), jaket

(coating/ buffer primer). Inti adalah bagian yang paling utama pada serat optik. Inti memiliki

indeks bias lebih besar daripada cladding. Diameter nya bervariasi sekitar 5-50 𝜇𝑚 tergantung

jenis serat optiknya. Cahaya yang dirambatkan akan memasuki bagian inti. Cladding adalah

bagian selimut atau selubung. Fungsi cladding adalah mengelilingi bagian inti. Jaket

merupakan bagian yang berada diantara cladding dan inti. Fungsi jaket adalah melindungi

lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik elastik.

Gambar 1. Struktur serat optik

Prinsip kerja serat optik adalah saat besarnya cahaya sama dengan pandung gelombang

dielektrik ketika cahaya ditransmisikan maka cahaya akan merambat dalam bentuk modus-

modus. Modus-modus akan menjalar sepanjang sumbu pandung gelombang dengan suatu

konstanta perambatan dan kecepatan group.

Sebagian besar fiber optik terbuat dari bahan dasar umum silika dan tambahan beberapa

bahan untuk memodifikasi karakteristiknya. Bahan seperti Calcium oxyde (CaO) dan sodium

oxyde(Na2O) dapat menurunkan temperatur leleh untuk pembuatan gelas jendela. Senyawa

lain juga dapat menaikkan indeks bias dan memperbaiki keseragaman optik.penamaan “silika”

pada fiber seringkali diartikan pada gelas yang memiliki kemurnian yang sangat tinggi.

Penambahan senyawa lain ke silika yang sering digunakan adalah germanium. Bahan

ini mempunyai nilai serapan yang sangat rendah, dan germania (GeO2), seperti silika,

berbentuk suatu gelas. Penambahan senyawa lain ke silika disebut dopant. Dopant untuk

selubung yang paling umum digunakan adalah fluorine yang digunakan untuk menurunkan

indeks bias silika.

Perealisasian pembuatan fiber harus memenuhi beberapa syarat tertentu yakni a.

transparan, khususnya untuk teras, pada daerah panjang gelombang dimana fiber digunakan,

yaitu sumber cahaya dan detektor harus cukup tersedia. Sehingga sering digunakan bahan

polimer dan amorf karena alasan ini. B. murah dan mudah, sehingga dapat diproduksi secara

industri.

Berdasarkan diamter core, fiber sensor dibedakan menjadi single-mode fiber(fiber

modus tunggal) dan multimode fiber. Single mode fiber adalah fiber sensor yang memiliki

diameter core yang kecil sehingga hanya satu modus yang diperbolehkan sedangkan multimode

fiber adalah fiber yang memiliki nilai diameter core yang besar.

Permasalahan perambatan cahaya pada fiber multimode menimbulkan nilai perbedaan

kecepatan group dari masing-masing modus. Sehingga pulsa akan melebar sepanjang fiber. Hal

ini disebut modal dispersion (dispersi modus). Modus dispersi adalah batas kecepatan dimana

pulsa-pulsa dapat dikirm tanpa saling tumpang tindih (overlapping). Modal dispersion dapat

mengurangi gradien indeks bias dari core. Fenomena disebut graded-index fiber yaitu fiber

konvensional indeks bias core core dan cladding adalah konstan (step-index fiber).

Gambar 2. Geometri profil indeks bias (a). multimode step-index fiber (b). single-mode step

index fiber dan (c) multimode graded-index fiber.

Graded-index fiber merupakan metode sederhana untuk mengurangi efek pelebaran

pulsa karena perbedaan kecepatan group dari modus-modus dalam multimode fiber. Core

memiliki indeks bias yang beragam yakni nilai tertinggi pada pusat dan berkurang secara

gradual (berangsur-angsur) dan memiliki nilai terendah pada cladding. Indeks bias core adalah

fungsi dari posisi radial, n(r) dan indeks bias cladding adalah konstan, n2. Nilai tertinggi dari

fungsi n(r) ini adalah n(r=0)=n1 dan terendah pada r=a [n(a) = n2]. Profil indeks bias

didefinisikan dengan persamaan yaitu :

Dimana :

Dimana p adalah parameter profil gradien index. Untuk graded-index fiber, nilai p adalah 2

sedangkan untuk step-index fiber p adalah ∞. Berikut adalah gambar indeks bias graded-index

fiber.

Gambar 2. Geometri dan profil indeks bias graded-index fiber

b. Metode Pre-Casting

Metode pre-casting adalah pencetakan serat optik berbahan polimer. Bakal core

berbentuk silinder pejal dan bakal cladding berbentuk silinder berlubang. Alasan metode ini

digunakan sebagai penelitian adalah karena struktur penyusun inti nya sama dengan

selubuhng struktur serat optik. Proses pencetakan dikerjakan dengan memasukkan bakal core

ke dalam bakal cladding lalu sampel tersebut dipanaskan dengan furnace. Sebelum

melakukan fabrikasi, ditentukan terlebih dahulu karakter bahan dan karakter furnace untuk

memperoleh sebaran panas yang maksimal antara bahan dan furnace. Lalu dapat diperoleh

suhu drawing yang merupakan hasil pengujian sifat thermal bahan dimana nilai kisarannya

antara suhu gelas transisi dan suhu kristalisasi terhadap diameter core. Secara teknis bahan

dipanaskan dalam furnace kemudia sampel bahan diberi gaya tekan dan ditarik untuk

membuat sampel dapat keluar dari cetakan. Kemudian furnace diatur temperatur control nya

untuk mendapatkan variasi suhu, nilai kecepatan putar diatur pada kontrol kecepatan putar

sehingga menghasilkan serat optik yang digulung dalam fiber drum (wadah serat optik).

Pencataka serat optik dilakukan dengan memberikan penekanan menggunakan alat penekan.

Gambar 4. Set-up alat metode pre-casting

Selama proses pencetakan, kedua bahan yang telah disatukan dipanaskan didalam

furnace. Bahan di dorong dari atas dengan memberikan gaya beban massa saat fase kental

cair. Fase kental-cair terjadi sebelum bahan mengalami pengkristalan. Untuk memanaskan

bahan penyusun serat optik polimer, alat yang digunakan adalah Furnace. Dan untuk

mengatur suhu dalam memanaskan bahan, alat yang digunakan adalah temperatur control.

3. MOCVD (metalorganic chemical vapor deposition)

MOCVD adalah teknik penumbuhan lapisan tipis melalui reaksi kimia dalam fasa uap

dengan menggunakan bahan-bahan metal organic(trimethylgalliul, trimethyalumunium,

trimethylindium, dsb). Metode ini mempunyai beberapa manfaat terutama dalam

menghasilkan lapisan yang mempunyai ketebalan merata dan sangat tipis, bahkan hanya

beberapa monolayer saja, serta memberikan kemudahan dalam mengatur perses dopant, dan

menumbuhkan struktur multilapisan. Parameter kunci dalam menumbuhkan bahan

semikondukor dengan metode MOCVD adalah temperatur penumbuhan, laju alir sumber-

sumber sumber metalorganik, dan tekanan reaktor.

Bahan-bahan metal organik teurai didalam reaktor MOCVD. Bahan-bahan ini terjadi

proses pirolisis yakni perubahan bahan-bahan metal organik menjadi gugus organik dan

bahan logam. Kemudian gugus organik dibuang melalui saluran pembuangan sedangkan

bahan logam dideposisikan dengan bahan lain. Proses pirolisis ini terjadi pada temperatur

deposisi yang tinggi. Reaktor MOCVD merupakan alat yang digunakan untuk menurunkan

suhu deposisi. Bahan-bahan lapisan tipis yang dideposisikan adalah semikonduktor dan

superkonduktor. Bahan semikonduktor dapat berupa GaN, GaAs, GaSb, dsb.

Reaktor MOCVD memiliki plasma. Plasma memiliki peranan dalam proses kimia yang

terjadi pada reaktor MOCVD yakni :

a. Menginduksi reaksi kimia pada temperatur rendah. Reaksi kimia dapat terjadi pada

temperatur rendah. Hal ini dikarenakan elektron yang berenergi tinggi saling

bertumbukan dengna molekul gas yang dapat memutuskan ikatan kimia.

b. Terjadi perubahan komposisi, regangan, struktur mikro dan penumbuhan lapisan. Hal ini

diakibatkan ion plasma yang dipercepat menuju substrat dan menumbuk lapisan yang

terbentuk.

c. Sumber plasma harus diletakkan agak jauh dari substrat. Agar tidak terjadi pengaruh

timbukan antara elektron dengan ion pada lapisan.

Berikut adalah gambar reaktor MOCVD dan perangkat yang terdapat dalam plasma

Gambar 5. Reaktor MOCVD dan perangkat plasma

DAFTAR PUSTAKA

Agus Saputro, Nanag. 2011. Fabrikasi dan Karakterisasi Serat Optik dengan Metode Pre-

Casting. Universitas Sebelas Maret:Surakarta.

Musatin, Iing. Karakteritik Morfologi dan Optik Film Tipis TiO2: Co yang Ditumbuhkan

dengan Metode MOCVD diatas Substrat Silikon. Universitas Pendidikan Indonesia:Bandung

Rusdiana, Dadi. MOCVD. Universitas Pendidikan Indonesia: Bandung.