Fiber Optic

Struktur dasar fiber optic

Sebagaimana namanya, maka serat optik dibuat dari gelas silica  dengan penampang berbentuk lingkaran atau bentuk-bentuk lainnya. Pembuatan serat optik dilakukan dengan cara menarik bahan gelas kental-cair sehingga dapat diperoleh serabut atau serat gelas dengan penampang tertentu. Proses ini dikerjakan dalam keadaan bahan gelas yang panas, terpenting dalam pembuatan serat optik adalah menjaga agar perbandingan relatif antara bermacam lapisan tidak berubah sebagai akibat tarikan.

Gambar konstruksi dari kabel serat optik :

Pada gambar diatas merupakan konstruksi dari kabel serat optik yang memilki bagian pusat kabel terdapat inti kaca dan mempunyai ketebalan 8-10 mikron. Tempat ini merupakan tempat cahaya akan berpropagasi. Inti dibungkus kaca yang mempunyai indeks refraksi yang lebih rendah, hal ini untuk menjaga agar cahaya tetap menjalar pada inti. Kemudian terdapat plastik tipis yang berfungsi sebagai pelindung bungkus kaca. Secara umum serat digabungkan dalam suatu bundel dan dilindungi oleh sarung, dimana ada juga setiap sarung yang bisa berisikan banyak serat optik.

Gambar sarung atau pembungkus diantara masing-masing kabel :

Secara garis besar fiber optic memiliki 3 struktur dasar yaitu:

§  Core (inti)
Berfungsi untuk menetukan cahaya merambat dari satu ujung ke ujung lainnya. Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi, merupakan bagian utama dari fiber optic karena perambatan cahaya terjadi disini. Diameternya adalah 10 µm – 50 µm, ukuran core sangat mempengaruhi fiber optic.

§  Cladding (lapisan)
Berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Terbuat dari gelas dengan indeks bias lebih kecil dari core, merupakan selubung dari core, sangat mempengaruhi besarnya sudut kritis.

§  Coating (jaket)
Berfungsi sebagai pelidung mekanis dan tempat kode warna. Terbuat dari bahan plastik, berfungsi untuk melindungi serat optik dar kerusakan.

Sistem transmisi fiber optic memiliki tiga komponen utama, yaitu sumber optik, media transmisi dan detector. Pada pengiriman informasi ini pulsa cahaya menyatakan logika 1 bila ada pulsa cahaya dan bila tidak ada pulsa cahaya berarti logika 0 (seperti logika listrik pada umumnya). Pada media transmisinya menggunakan serat optik yang sangat halus, dimana jika ada cahaya yang jatuh, detector akan mengubah cahaya tersebut menjadi sinyal listrik. Pada bagian ujung penerima optik terdiri dari fotodioda, yang menghasilkan pulsa listrik bila dikenai cahaya. Waktu respon yang dimiliki oleh fotodioda adalah 1 ndetik, yang membatasi laju data menjadi sekitar 1 Gbps.

Didalam melakukan pensinyalan terdapat dua jenis sumber cahaya yang dapat digunakan yaitu: LED (Light Emiting Diode) dan laser semi konduktor. Adapun perbedaannya adalah sebagai berikut:

Tabel perbandingan semikonduktor laser dengan LED sebagai sumber cahaya dalam melakukan pensinyalan :

Tipe Kabel Fiber Optic

Kabel serat optik di klasifikasikan menurut lima dasar aplikasi standar, yaitu : Simplex cable, Zipcord cable, Tightpack cable, Breakout cable, Armored loose-tube cable.

Gambar  (a) Simplex cable. (b) Zipcord cable. (c) Tightpack cable.
(d) Breakout cable. (e) Armored loose-tube cable :

Prinsip Kerja Transmisi pada Serat 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.

Jenis Serat Optik

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

1.     Multimode

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 m m dan dilapisi oleh jaket selubung (cladding) dengan diameter 125 m m.

Sedangkan berdasarkan susunan index biasnya serat optik multimode memiliki dua profil yaitu graded index dan step index. Pada serat graded index, serat optik mempunyai index 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 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 sajalah yang dipergunakan sebagai saluran transmisi serat optik multimode.  

2.     Single Mode

Serat optik single mode/monomode mempunyai diameter inti (core) yang sangat kecil 3 – 10 m m, sehingga hanya satu berkas cahaya saja yang dapat melaluinya. Oleh karena hanya satu berkas cahaya maka tidak ada pengaruh index 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). 

Bitrate ( Mbit/dt )	Jarak repeater multimode	Jarak repeater singlemode
140 280 420 565	30 20 15 10	50 35 33 31

Grade Indeks multi mode Fiber.
Fiber ini disebut ”Grade indeks” karena terdapat perubahan dalam indeks bias, dimana besarnya indeks bias inti mengecil ke arah perbatasan inti dengan selubungnya. Dengan menurunya indeks bias inti ke arah batas inti dengan selubung menyebabkan terjadinya pembiasan pada inti sehingga perambatan berkas cahayanya akan melengkung sedangkan kecepatan propagasi antara berkas cahaya yang datang dengan sudut datang yang lebih besar akan lebih cepat dibandingkan dengan berkas cahaya yang datang dengan sudut datang yang lebih kecil.
Jadi walaupun lintasan yang ditempuh mempunyai jarak yang berlainan maka berkas-berkas cahaya yang merambat pada jenis serat optik ini akan mencapai output dalam waktu yang relatif sama sehingga pulsa dioutput hanya mengalami pelebaran pulsa (dispersi) yang lebih kecil bila dibandingkan dengan pelebaran pulsa output yang terjadi pada serat optik jenis multi mode step indeks.

Gambar 5.3. Grade Indeks Multi Mode Fiber

Ada empat macam type yang sering digunakan berdasarkan ITU-T (International telekommunication Union – Telecommunication Standardization sector) yang dahulu dikenal dengan CCITT yaitu :
1) G.652 -Standar Single Mode Fiber
2) G.653 -Dispersion-shifted single mode fiber
3) G.653 -Characteristics of cut-off shifted mode fiber cable
4) G.655 -Dispertion-shifted non zero Dispertion fiber.
Tipe fibre G.652 adalah type fiber yang sering digunakan saat ini dan semua type dari type fiber yang ada sekarang ini menyesuaikan dengan type G.652.

Saat ini Type dari jenis fiber single mode ini dapat digunakan pada STM-1 (155 Mbit/s) untuk mencakup jarak lebih dari 1280 km tanpa menggunakan repeater (Pengulang/penguat) dan pada STM 4 (622 Mbit/s) digunakan untuk jarak lebih dari 160 km dengan memakai amplifier fiber optik. Menurut ITU-T jarak yang dapat dicakup untuk STM 16 adalah sebesar 160 km, tetapi jarak tersebut hanya dapat dicapai dengan menggunakan post amplifier (penguat) optik dan pre-amplifier sedangkan untuk STM 64 jarak yang dapat dicakup adalah sebesar 40 – 80 km.

Kelebihan dan kekurangan Transmisi Fiber Optic

Kelebihan dari menggunakan transmisi fiber optic adalah:

§  Redaman transmisi yang kecil.
Sistem telekomunikasi fiber optic mempunyai redaman transmisi per km relatif kecil dibandingkan dengan transmisi lainya, seperti kabel coaxial ataupun kabel UTP. Ini berarti fiber optic sangat sesuai untuk dipergunakan pada telekomunikasi jarak jauh, sebab hanya membutuhkan repeater yang jumlahnya lebih sedikit.

§  Kinerja transfer yang tinggi
Dibandingkan dengan jenis radiasi yang lain seperti gelombang radio, cahaya memiliki frekuensi lebih tinggi, sehingga kinerja dari kabel fiber optic yang menggunakan gelombang cahaya dapat membawa lebih banyak informasi setiap detiknya (kecepatan transfer 2,5 Gigabit per detik) dibandingkan arus listrik dalam kabel tembaga. Dengan demikian sistem ini dapat dipergunakan untuk membawa sinyal informasi dalam jumlah yang besar hanya dalam satu buah fiber optic yang halus.

§  Ukuran kecil dan ringan
Kabel fiber optic memiliki diameter yang lebih kecil dibandingkan dengan kabel tembaga. Dengan ukuran yang kecil tersebut akan sangat memudahkan pengangkutan dan pemasangan di lokasi. Misalnya dapat dipasang dengan kabel lama, tanpa harus membuat lubang polongan yang baru.

§  Tidak ada interfensi
Hal ini disebabkan sistem transmisi fiber optic mempergunakan sinar atau cahaya laser sebagai gelombang pembawanya. Sebagai akibatnya akan bebas dari percakapan silang (cross talk) yang sering terjadi pada kabel biasa. Atau dengan perkataan lain kualitas dari transmisi atau telekomunikasi yang dihasilkan lebih baik dibandingkan dengan transmisi menggunakan kabel biasa. Dengan tidak terjadinya interferensi akan memungkinkan kabel fiber optic dipasang pada jaringan tenaga listrik tegangan tinggi (high voltage) tanpa khawatir adanya gangguan yang disebabkan oleh tegangan tinggi.

§  Adanya isolasi antara pengirim (transmiter) dan penerimanya (receiver)
Tidak ada ground loop serta tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya fiber optic. Dengan demikian sangat aman dipasang di tempat-tempat yang dalam keadaan lokasinya bisa dikatakan mudah terbakar, seperti pada industri minyak, industri kimia, dan sebaginya.

§  Jarak jauh
Pada kabel tembaga membutuhkan sebuah penguat sinyal setiap 5 km, sedangkan pada kabel fiber optic hanya diperlukan penguat sinyal setiap 20 km.

§  Bebas penyadapan
Penghantar listrik dilingkupi medan magnet yang dapat dimanfaatkan untuk menyadap data yang dikirimkan. Dalam hal ini kabel fiber optic jauh lebih aman dan dapat meneruskan data tanpa ada distorsi atau gangguan.

§  Dapat di –upgrade
Jaringan kabel fiber optic dapat mudah di-upgrade, sistem kabel tidak perlu diubah, karena tidak tergantung pada kecepatan transfer atau arus data.

Dengan adanya kabel fiber optic memang kelebihannya jauh lebih besar dari pada menggunakan kabel biasa, tapi kabel serat optik sendiri juga mempunyai kekurangan yaitu :

§  Dalam proses pengiriman sinyal, karena harus dilakukan perubahan sinyal listrik ke sinyal optik terlebih dahulu sehingga kabel fiber optic menunut adanya sumber cahaya yang kuat untuk melakukan pensinyalan.

§  Karena harganya yang masih terlalu mahal, maka perusahaan-perusahaan dengan keadaan ekonomi yang sedang, cenderung untuk memakai kabel biasa dibandingkan dengan kabel fiber optic.

Sumber :

·         http://www.elektroindonesia.com/elektro/el0400b.html

·         http://mr-sufandi.blogspot.com/2009/02/teori-fiber-optik.html

·         http://chandra.utama.us/pengenalan-kabel-fiber-optic-2098