Kabel Serat Optik

KABEL SERAT OPTIK

Pendahuluan
Serat Optik merupakan saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan sangat kecil dari sehelai rambut dan dapat digunakan untuk menstramisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain, Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih besar dari pada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan serat transmisi serat optik sangat tinggi, sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran transmisi.

Efesiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas atau kaca. Semakin murni bahan gelas, maka akan semakin sedikit cahaya yang akan diserap oleh serap optik. Berikut contoh dari serat optik.

Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu, baru pada tahun 1930-an para ilmuan dari jerman mengawali eksperimen untuk menstrasmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik. Percobaan ini juga masih tergolong primitif karena hasil yang dicapai tidak langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuwan inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat optik yang sampai sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar.

Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter. Proses pengendapan uap kimia untuk memodifikasi serat optik.

Sistem komunikasi serat optik

žBerdasarkan penggunaannya maka SKSO dibagi atas beberapa generasi yaitu :

Generasi pertama (mulai 1975) Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya, terdiri dari :

• alat encoding : mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik
• transmitter    : mengubah sinyal listrik menjadi sinyal gelombang, berupa LED dengan panjang                                    gelombang 0,87 mm.
• serat silika    : sebagai penghantar sinyal gelombang.
• repeater       : sebagai penguat gelombang yang melemah.
• perjalanan receiver : mengubah sinyal gelombang menjadi sinyal listrik, berupa fotodetektor.
• alat decoding : mengubah sinyal listrik menjadi output (misal suara).

Repeater bekerja melalui beberapa tahap, mula-mula ia mengubah sinyal gelombang yang sudah melemah menjadi sinyal listrik, kemudian diperkuat dan diubah kembali menjadi sinyal gelombang. Generasi pertama ini pada tahun 1978 dapat mencapai kapasitas transmisi sebesar 10 Gb.km/s.

Generasi kedua

Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran teras serat diperkecil agar menjadi tipe mode tunggal. Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias teras. Dengan sendirinya transmitter juga diganti dengan diode laser, panjang gelombang yang dipancarkan 1,3 mm. Dengan modifikasi ini generasi kedua mampu mencapai kapasitas transmisi 100Gb.km/s, 10 kali lipat lebih besardari pada generasi pertama.

Generasi ketiga

Terjadi penyempurnaan pembuatan serat silika dan pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 mm. Kemurnian bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 mm sampai 1,6 mm. Penyempurnaan ini meningkatkan kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.

Kelebihan Serat Optik

Dalam penggunaan serat optik ini, terdapat beberapa keuntungan antara lain :

• Lebar jalur besar dan kemampuan dalam membawa banyak data, dapat memuat kapasitas informasi yang sangat besar dengan kecepatan transmisi mencapai gigabyte-per detik dan menghantarkan informasi jarak jauh tanpa pengulangan. 
• Biaya pemasangan dan pengoperasian yang rendah serta tingkat keamanan yang lebih tinggi
• Ukuran kecil dan ringan, sehingga hemat pemakaian ruang
• Imunž, kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik dan gangguan gelombang radio
• žNon-Penghantar, tidak ada tenaga listrik dan percikan api
• Tidak berkarat

Secara garis besar kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu cladding dan core Cladding adalah selubung dari inti (core). Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali ke dalam core lagi.

Dalam aplikasinya serat optik biasanya diselubungi oleh lapisan resin yang disebut dengan jaket, biasanya berbahan plastik. Lapisan ini dapat menambah kekuatan untuk kabel serat optik, walaupun tidak memberikan peningkatan terhadap sifat gelombang pandu optik pada kabel tersebut. Namun lapisan resin ini dapat menyerap cahaya dan mencegah kemungkinan terjadinya kebocoran cahaya yang keluar dari selubung inti. Serta hal ini dapat juga mengurangi cakar silang (cross talk) yang mungkin terjadi.

1.Berdasarkan mode yang dirambatkan :

Single mode : serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar 8,3 mikron), diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang ,sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding selongsong (cladding). Bagian inti serat optik single-mode terbuat dari bahan kaca silika (SiO2) dengan sejumlah kecil kaca Germania (GeO2) untuk meningkatkan indeks biasnya. Untuk mendapatkan performa yang baik pada kabel ini, biasanya untuk ukuran selongsongnya adalah sekitar 15 kali dari ukuran inti (sekitar 125 mikron). Kabel untuk jenis ini paling mahal, tetapi memiliki kelemahan (kurang dari 0.35dB per kilometer), sehingga memungkinkan kecepatan yang sangat tinggi dari jarak yang sangat jauh. Standar terbaru untuk kabel ini adalah ITU-T G.652D, dan G.657.

Multi mode  : serat optik dengan diameter core yang agak besar, yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding, yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.

ž2. Berdasarkan indeks bias core : 

Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki yang homogen.

žGraded 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 diminimalkan.

Pelemahan (Attenuation) cahaya sangat penting diketahui terutama dalam merancang sistem telekomunikasi serat optik itu sendiri. Pelemahan cahaya dalam serat optik adalah adanya penurunan rata-rata daya optik pada kabel serat optik, biasanya diekspresikan dalam decibel (dB) tanpa tanda negatif.

Berikut ini beberapa hal yang menyumbang kepada pelemahan cahaya pada serat optik :

• žPenyerapan (Absorption).Kehilangan cahaya yang disebabkan adanya kotoran dalam serat optik.
• žPenyebaran (Scattering)
• žKehilangan radiasi (radiative losses)

Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (Bit error rate). Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain mengolah data itu. Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat mencapai beberapa km, maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan waktu tersebut dinamakan BER. Dengan diketahuinya BER maka, jumlah kesalahan pada serat optik yang sama dengan panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.

Kode Warna Kabel Serat Optik

Selubung luar

Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar (jacket) kabel serat optik jenis Patch Cord adalah sebagai berikut:

Konektor

Pada kabel serat optik, sambungan ujung terminal atau disebut juga konektor, biasanya memiliki tipe standar seperti berikut:

1. FC (Fiber Connector): digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang dapat diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat lain, akurasinya tidak akan mudah berubah.

2. SC (Subsciber Connector): digunakan untuk kabel single mode, dengan sistem dicabut-pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel dan dapat diatur secara manual serta akurasinya baik bila dipasangkan ke perangkat lain.

3. ST (Straight Tip): bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk kabel multi mode maupun single mode. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut.

4. Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan.

5. D4: konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya.

6. SMA: konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya.

7. E200

Jenis Konektor Tipe Kecil

• žLC
• žSMU
• žSC-DC

Kegunaan Fiber Optik

Perkembangaan sistem fiber optik ditransformasikan dalam sistem komunikasi. Hubungan telepon secara nasional maupun internasional merupakan salah satu contoh penggunaan sistem ini.

Dengan menggunakan laser dan jalur fiber optik (FO), diciptakan suatu sistem komunikasi dengan gelombang cahaya, yang merupakan sistem dengan modulasi optik yang digunakan untuk membawa atau mentransmisikan informasi.

Light-Emitting Diodes and Laser Diodes

Teknologi fiber optik memiliki kontribusi terhadap pembangunan jalur komunikasi dengan kapasitas tinggi. Transmisi pada fiber optik menggunakan energi optik (cahaya) yang diproduksi melalui sebuah light-emitting diodes(LED) atau laser diode (LD) tergantung pada konfigurasi komunikasi yang dipakai. Harga LED sedikit lebih mahal, pada umumnya digunakan untuk volume suara yang lebih rendah, daan untuk sambungaan jarak pendek. Sementara LD memiliki sifat semikomduktor (sama dengan LED), tetapi dalam bentuk laser pada chip. LD merupakan laser semikonduktor yang digunakan untuk volume yang tinggi dan dipergunakan untuk sambungan jarak menengah.

The Fiber Optik Transmisi

Dalam transmisi fiber optik, cahaya digunakan sebagai alat pengangkut informasi. Teknologi analog maupun digitalmenggunakan trnsmisi serat optik dalam sistem kerjanya. Dalam pengoperasiannya, cahaya diluncurkan menjadi fiber (serat), yang diubah dalam dua lapisan yaitu cladding dan core. Ketika cahaya telah mencapaai akhir dari jalur tersebut, maka cahaya akan diangkut oleh light-sensitive receiver dan setelah serangkaian tahapan, sinyal yang asli dihasilkan kembali. Oleh karena itu,dapat ditarik kesimpulan bahwa hasil dari video camera ataupun sinyal lainnya dikonversi dalam bentuk sinyal optik pada sistem fiber optik.

Jalur fiber optik memiliki keunggulan sebagai berikut:

1.Dapat mengakomodasi informasi dalam jumlah yang sangat besar yaitu dalam range gigabit-plus

2. Jalur fiber optik kebal terhadap gangguan elektromagnetik dan radio.  Fiber optik juga dapat dipasang pada daerah yang  rentan terhadap ledakan.

3. Fiber optik memiliki tingkat keamanan data yang lebih tinggi daripada sistem konvensional

4. Informasi dapat dihubungkan dalam jarak tempuh yang cukup jauh tanpa harus melalui proses pengulangan.

Jalur fiber optik merupakan aset berharga, ketika ruang menjadi kendala. Hal tersebut dimungkinkan karena

sifat fiber yang menyempit, sehingga cocok digunakan pada setiap ruang.

Kelemahan penggunaan fiber optik adalah

Seperti sistem komunikasi pada umumnya,fiber optik dapat menghandapi masalah berupa penurunan kekuatan sinyal yang disebabkan oleh sifat fisik dan bahan pada fiber optik. Hal tersebut dapat ditanggulangi dengan menggunakan single-mode fiber

žFiber merupakan bahan yang memiliki sifat susah untuk disambungkan, dibandingkan sistem konvensional. Selain itu, sambungan terakhir pada fiber haruslah dipasangkan secara tepat untuk menghasilkan transmisi yang baik.

žHarga komponen fiber optik lebih mahal.

Penerapan

1. Underwater lines

2. Fiber-Optic Line and Satellite

3. Other Applications