Label

Dasar Telekomunikasi


MAKALAH SERAT OPTIK (FIBER OPTIC)


KATA PENGANTAR

         Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami sehingga dapat menyelesai makalah tentang Serat Optik.
          Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat mempelancar dalam pembuatannya. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini.
          Terlepas dari semua itu, kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah Serat Optik ini.
       Akhir kata kami berharap semoga makalah tentang Serat Optik dan manfaatnya untuk masyarakat dapat memberikan manfaat maupun inspirasi terhadap pembaca.

Daftar Isi

 BAB1
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
2. Rumusan Masalah
3. Tujuan

BAB 2
PEMBAHASAN
1. Pengertian Serat Optik
2. Jenis-jenis Serat Optik
          a.       Step Indeks Multimode
          b.       Grade Indeks Multimode
          c.       Step Indeks Singlemode
Kabel Serat Optik
v Mengapa cahaya dapat terkurung di dalam Serat Optik ?
v Pembiasan
v Satuan
v Hukum Snellius
v Sudut Kritis
v Propagasi cahaya di dalam serat optic
3. Sejarah Serat Optik
4. Karakteristik Serat Optik
5. Kelebihan dan kekurangan Serat Optik
A. Kelebihan Serat Optik
B. Kekurangan Serat Optik

BAB 3
PENUTUP
1. Kesimpulan
2. Saran


BAB 1

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Beberapa tahun ini, perkembangan teknologi serat optik mengalami peningkatan yang cukup pesat. Teknologi ini tidak hanya digunakan dalam bidang telekomunikasi saja, melainkan banyak bidang yang telah menggunakan teknologi ini. Secara umum, kegunaan media transmisi ini adalah menjadi alat dalam berkomunikasi dari satu tempat ke tempat yang lain.

Kelebihan dari alat transmisi ini adalah mampu mentransmisikan data yang besar serta yang berkeceptan tinggi. Salah satu yang paling penting dalam dunia telekomunikasi adalah menyediakan media komunikasi dengan baik pelayanannya.
Dengan sistem serat optik maka dapat meminimalisir rugi daya yang terjadi. Hal ini terpengaruh dengan jarak maksimum yang diperbolehkan antara transmiter dan receivernya. Salah satu yang sering terjadi masalah pada serat optik adalah karena keadaan kotor pada bagian fibernya. Itu terjadi karena ada zat yang masuk kedalam serat, mungkin karena pembungkusnya sudah rusak ataupun pada saat pemasangan ada kotoran yang masuk.
Dengan adanya transmiter serat optik ini diharapkan peningkatan kualitas telekomunikasi  di Indonesia bisa lebih baik lagi karena dengan memakai serat optik sangat minimal sekali pada kendala ataupun kerugian yang terjadi.

2. Rumusan Masalah

Dengan latar belakang diatas kita mempunyai rumusan masalah seperti berikut :
1.      Bagaimana Pengertian Serat Optik?
2.      Bagaimana Jenis-jenis Serat Optik?
3.      Bagaimana Sejarah Serat Optik?
4.      Bagaimana Karakteristik Serat Optik?
5.      Bagaimana Kelebihan Kekurangan Serat Optik?

 3. Tujuan

1.      Mengetahui Pengertian Serat Optik?
2.      Mengetahui Jenis-jenis Serat Optik?
3.      Mengetahui Sejarah Serat Optik?
4.      Mengetahui Karakteristik Serat Optik?

5.      Mengetahui Kelebihan dan Kekurangan Serat Optik?


BAB 2

PEMBAHASAN


1. Pengertian Serat Optik

Serat optik adalah sebagian kecil dari perjalanan sejarah penemuan manusia yang seolah tanpa batas. Kini manusia tidak hanya berhasil menangkap petir tetapi juga mengendalikan cahaya. Ini dapat terlaksanakan dengan serat optik sebagai kunci lalu lintas informasi, tidak salah jika dikatakan, inilah kunci kekuasaan masa depan.
Kemudian ada yang mencoba mentramisikan cahaya dengan rangkaian lensa sebagai pemandu cahaya, lalu rangkaian cermin, kemudian gas, sebelum tiba sistem pemandu gelombang serat optik yang sekarang.
Sekitar tahun 1959, orang menemukan laser dan terjadilah terobosan besar. Gelombang yang sudah masuk dalam spektrum cahaya ini berfrekuensi sangat tinggi. Pada awalnya peralatan penghasil sinar menggunakan lensa yang masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efesien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Lensa juga belum terpancar lurus ( Hessty P.Utami, Mengenal cahaya dan optic, seri sains, 2005, hlm 3-4). 

2. Jenis-jenis Serat Optik

a.    Step Indeks Multimode
Serat  optik berdiameter core agak besar yang membuat laser di dalamnya akan dipantul- pantulkan ke dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth. Ciri-ciri ukuran inti sekitar 50 mm - 125 mm, diameter cladding 125 mm - 500 mm. Diameter core besar untuk penyambungan yang mudah, baik digunakan untuk transmisi kecepatan rendah dan jarak tempuh yang pendek. Keuntungan : mudah dibuat, serat optik pertama dipasarkan core tebal, mudah dalam penyambungan. Kerugian : terjadi dispersi jarak tempuh yang pendek dan transmisi yang berkecepatan rendah.

Gambar gelombang  step indeks multimode :





b.   Grade Indeks Multimode
Serat optik dengan diameter core yang besar dan mempunyai cladding yang bertingkat indeks biasnya sehingga dapat menambah bandwidth jika dibandingkan dengan Step-index multimode. Ciri-ciri : Diameter core 30-60 mm, claddingnya 100-150 mm. Penggabungan kabel fiber multimode dan singlemode, Transmisi jarak 10-20 km seperti pada LAN. Kerugian : sukar dalam pembuatannya dan harga mahal.

Gambar gelombang  Grade  Indeks Multimode :

        c.     Step Indeks Singlemode

Serat optik dengan core yang sangat kecil, diameternya mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak dipantul-pantulkan ke dinding cladding. Ciri-ciri : Diameter core sangat kecil. Digunakan untuk transmisi jarak jauh (>120km), bandwidth besar, kecepatan tinggi, penyusutan transmisi kecil. Hanya terdapat 1 berkas cahaya yang dapat melewatinya. Tidak ada dispersi dan tidak ada pengaruh indeks bias. Keuntungan : Bandwidth besar, jarak tempuh lebih panjang.


Kabel Serat Optik         
Serat ini menggunakan cahaya sebagai media komunikasi yaitu data dibawa oleh cahaya dan untuk menyalurkannya diperlukan suatu jenis kabel yang khusus disebut serat optik. Serat optik terdiri atas inti yang terbuat dari kaca tipis berkualitas baik (indeks bias besar) dan dilapisi oleh lapisan kaca sangat tipis (cladding) dengan indeks bias sedikit lebih kecil.



Sumber cahaya yang digunakan bisa berupa LED (Light Emitting Diode) ataupun laser (ILD = Injected Laser Diode) sedangkan detektor cahaya dapat berupa foto diode atau foto transistor yang berfungsi mengubah cahaya menjadi sinyal listrik.
            Sudut kritis adalah sudut yang menghasilkan sudut bias sebesar 90°, andaikan indeks bias inti kaca dan lapisan kaca masing-masing (II Snellius).
Sudut penerimaan pada serat optic adalah sudut datang maksimum dari medium di luar serat optik yang akan menghasilkan pemantulan sempurna dalam inti sepanjang kabel.

Kode warna pada kabel serat optik

Selubung luar


Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar (jacket) kabel serat optik jenis Patch Cord adalah sebagai berikut:
Warna selubung luar/jacket
Artinya
Kuning
Serat optik single-mode
Jingga
Serat optik multi-mode
Aqua
Optimal laser 10 giga 50/125 mikrometer serat optik multi-mode
Abu-Abu
Kode warna serat optik multi-mode, yang tidak digunakan lagi
Biru
Kadang masih digunakan dalam model perancangan

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
Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil:
1.     LC
2.     SMU
3.     SC-DC
Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut:

Warna Konektor
Arti
Keterangan
Biru
Physical Contact (PC), 0°
yang paling umum digunkan untuk serat optik single-mode.
Hijau
Angle Polished (APC), 8°
sudah tidak digunakan lagi untuk serat optik multi-mode
Hitam
Physical Contact (PC), 0°
Abu-abu,
Krem
Physical Contact (PC), 0°
serat optik multi-mode
Putih
Physical Contact (PC), 0°
Merah
Penggunaan khusus
            Beberapa keunggulan serat optik sebagai media transmisi di bandingkan dengan kabel pasangan terpilih dan kabel koaksial adalah sebagai berikut :

v Bandwidth yang lebih besar : laju data sebesar 2 Gbps dengan jarak 10 km dapat dicapai. Gelombang cahaya memiliki frekuensi yang lebih tinggi dari pada arus listrik atau gelombang radio sebagai pembawa sinyal sehingga laju data menjadi lebih tinggi dari pada arus listrik atau gelombang radio sebagai pembawa sinyal sehingga laju data menjadi lebih tinggi
v Ukuran yang lebih kecil dan berat yang lebih ringan
v Pelemahan sinyal yang lebih rendah.
v Diisolasi terhadap elektromaknetik sehingga tidak mudah terkena interferensi dan elektromagnetik eksternal
v Jarak antar-repeater (pengulang) yang lebih jauh. Sistem transmisi dan fiber optik di Jerman dapat mencapai laju data 5 Gbps dengan jarak 111 km tanpa repeater. Sistem memerlukan lebih sedikit repeater sehingga pada gilirannya ini akan mengurangi biaya pemeliharaan. Jaringan optik juga akan meningkatkan kehandalan sistem komunikasi karena repeater termasuk salah satu sumber yang umum di jumpai berkaitan dengan kegagalan jaringan.

Mengapa cahaya dapat terkurung di dalam Serat Optik ?

Pembiasan
           Bayangkanlah cahaya keluar dari sebuah senter yang menyala. Gelombang-gelombang senter menyebar di dalam berkas sinarnya. Jika kita dapat melihat gelombang-gelombang tersebut, pada jarak yang semakin jauh dari lampu senter (sumber cahaya), muka gelombang akan tampak semakin mendekati sebuah garis lurus.

Satuan
            Bayangkanlah cahaya keluar dari sebuah senter yang menyala. Gelombang-gelombang senter menyebar di dalam berkas sinarnya. Jika kita dapat melihat gelombang-gelombang tersebut, pada jarak yang semakin jauh dari lampu senter (sumber cahaya), muka gelombang akan tampak semakin mendekati sebuah garis lurus.

            Karena indeks bias sebenarnya merupakan nilai perbandingan (rasio) antara kecepatan cahaya di dalam ruang hampa terhadap kecepatan cahaya di dalam bahan maka besaran indeks bias tidak memiliki satuan.
            Dengan menggunakan indeks bias sebesar 1,5 sebagai contoh, kita dapat menghitung bahwa cahaya akan merabat dengan kecepatan sekitar 200 juta meter per detik di dalam bahan yang memiliki indeks bias senilai itu. Dengan indeks bias berperan sebagai faktor pembagi dalam menentukan kecepatan cahaya di dalam suatu bahan, hal ini berarti bahwa semakin rendah nilai indeks bias maka semakin tinggi kecepatan cahaya di dalam bahan terkait.

Hukum Snellius

          Sudut atau arah perambatan sinar cahaya di ukur dengan mengacu ke garis normal/bidang perbatasan antar kedua bahan. Garis normal adalah sebuah garis yang mengarah tegak lurus terhadap permukaan bidang perbatasan antara kedua bahan, garis normal adalah sebuah garis yang mengarah tegak lurus terhadap permukaan bidang perbatasan. Sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang ke bidang perbatsan (terhadap garis normal) dan sudut yang di bentuk oleh arah sinar meninggalkan bidang perbatasan (terhadap garis normal) secara berturut-turut di sebut sebagai sudut datang dan sudut bias sinar cahaya.

Sudut Kritis

            Kita telah mengetahui dari sub bab sebelumnya bahwa sudut perambatan sinar cahaya akan bertambah jika sinar memasuki sebuah bahan dengan indeks bias yang lebih kecil.

            Jika sudut datang sinar (didalam bahan pertama) menuju bidang perbatasan terus diperbesar, akan tercapai suatu titik di mana sudut bias menjadi bernilai 90° dan sinar akan merapat sejajar dengan bidang perbatasan di dalam bahan kedua. Sudut datang yang menyebabkan terjadinya hal ini disebut sebagai sudut kritis.

Propagasi cahaya di dalam serat optik
Diatas kita telah mengetahui bahwa cahaya yang merambat didalam serat optik menuju dindingnya (bidang perbatasan) akan terpantul kembali kedalam serat optik jika sudut datangnya lebih besar dari sudut kritis. Dengan cara ini cahaya dapat merambat didalam serat optik melalui serangkaian pemantulan, seperti di ilustrasikan gambar berikut :

Tiga hal penting yang harus di ingat :
·         Serat optik sepenuhnya padat, tidak terdapat lubang atau rongga apapun di bagian tengahnya
·         Buffer dan jaket berfungsi sebagai pelindung mekanis
·         Cahaya merambat didalam bagian inti meskipun terdapat pula sedikit rembesan yang masuk kebagian mantel sehingga kejernihan bahan juga harus diperhatikan

Lalu mengapa cahaya dapat merembas masuk kedalam lapisan mantel? Apa bila sudut datang sinar lebih besar dari sudut kritis maka sinar akan dipantulkan balik kedalam bahan pertama melalui proses yang telah kita kenal sebagai pemantulan internal sempurna (TIR).

Memasukan cahaya kedalam serat optik
            Ketika kita menyinari salah satu ujung serat optik dengan cahaya, maka sinar tersebut akan terpancar dari ujung yang lain.

            Kita dapan melihat caya menyebar keluar dari ujung output serta optik (yaitu ujung yang tidak disinari) dan kita bahkan dapat menghitung sudut penyebaran ini dengan menggunakan hukum Snellius. Beginilah ceritanya sinar yang masuk kedalam serat optik merambat di sepanjang serat dengan sudut datang (atau sudut pantul) yang sama dengan sudut kritis.

Aperture Numerik (NA)
            Aperture numeric dari sebuah serat optik adalah parameter yang mengukur kemampuan serat optik untuk mengumpulkan atau memerangkap cahaya. Kita telah melihat sebelumnya penerima juga mengindikasikan seberapa banyaknya cahaya yang dapat diterima kedalam serat optik sehingga seharusnya terdapat suatu hubungan yang jelas dan mudah di antara aperture numerik dan sudut penerimaan karena kedua besaran ini mengukur dua hal yang pada dasarnya sama.

Beberapa catatan penghitungan :
v  Pembulatan yang dilakukan pada penghitungan di atas menimbulkan sedikit galat pada nilai sudut penerimaan yang dihasilkan namum tidak dapat diabaikan

v  Arcsin sering juga dituliskan sebagai sin-1 didalam banyak buku text

Nama beragam sinar didalam serat optik :
       Kita telah mengetahui bahwa hanya sinar-sinar yang masuk ke serat optik dengan sudut datang didalam kerucut penerimaan saja akan dapat merambat hingga mencapai ujung serat.
Sudut datang sinar dan posisi dimana sinar pertama kali mengenai bahan inti menentukan secara speksitif jalur yang akan di lalui oleh sinar untuk hal ini terdapat tiga kemungkinan : jalur terpancung (skew), jalur meridional dan jalur eksial (poros) setiap bentuk sumber cahaya praktis (bukan teoritis) yang digunakan untuk mengumpankan cahaya ke serat optik akan mengakibatkan merambatnya ketiga macam sinar tersebut didalam serat optik sekaligus juga memunculkan sinar-sinar dengan sudut datang diluar kerucut penerimaan.
               i.            Sinar terpancung (skew ray) tidak pernah menyentuh sumbu (poros) serat optik ketika merambat       didalam inti.
             ii.            Sinar meridional memasuki inti dan memotong serat optik ketika pertama kali bergerak menuju         permukaan inti (bidang perbatasan inti-mantel).
           iii.            Sinar eksial adalah sebuah sinar khusus yang jalur rambatanya didalam inti tepat berhimpit dengan   garis poros serat optik dengan kata lain sinar eksial merambat pada sumbu serat optik. 

(dedipurwanto, serat optic listrik, 2007,cv gudang buku, 234-236)

Tipe Kabel Fiber Optik

Berikut ini adalah beberapa tipe kabel fiber optik yang umum digunakan :
1.       Tight Buffer (Indoor/Outdoor)
2.       Breakout Cable (Indoor/Outdoor)
3.       Aerial Cable/Self-Supporting
4.       Hybrid & Composite Cable
5.       Armored Cable
6.       Low Smoke Zero Halogen (LSZH)
7.       Simplex cable
8.       Zipcord cable

Variabel
Single-Mode
Multi-Mode
Besar diameter core
5-10 mikrometer
50, 62.5 dan 100 mikrometer
Jenis cahaya
Laser infrared
LED
Banyak pancaran cahaya
Satu
Beberapa
Jenis pancaran cahaya
1319 dan 1510 Nanometer
850 dan 1300 nanometer
Jarak pancaran cahaya
30-100 kilometer
500 meter - 2 Kilometer
Bandwidth
Up to 10 Gbps
Up to 1Gbps
Biaya
Cenderung lebih mahal
Cenderung lebih murah
JENIS SUMBER CAHAYA PADA SERAT OPTIK
A. Light Emitting Diode (LED)
Light Emitting Diode (LED) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai dan bisa juga dekat ultraviolet, tampak atau inframerah.
1. Prinsip kerja LED
   Di dalam LED terdapat sejumlah zat kimia yang akan mengeluarkan cahaya jika elektron-elektron melewatinya. Dengan mengganti zat kimia ini, kita dapat mengganti panjang gelombang cahaya yang dipancarkan, seperti infrared, hijau/biru/merah dan ultraviolet.
2. Cara kerja LED
     Kita sudah tahu bahwa LED adalah dioda sehingga memiliki kutub (polar). Arah arus konvensional hanya dapat mengalir dari anoda ke katoda. Dan bagaimana kita dapat membedakan kutub-kutubnya ? Perhatikan bahwa 2 kawat (kaki) pada LED memiliki panjang yang berbeda. Kawat yang panjang adalah anoda sedangkan yang pendek adalah katoda.  Ada cara lain lagi yaitu jika dilihat dari atas, akan mengetahui ada sisi yang datar. Sisi yang datar itu adalah katoda. Jika melihat ke dalamnya, kita dapat membedakannya berdasarkan bentuk yang terlihat.
Dan bagaimana dengan LED bertipe surface mount (SMD) ?
Prinsip kerjanya masih sama, hanya bentuknya saja yang berbeda. Ada beberapa cara yang berbeda untuk menandai kutub dari LED SMD, jadi cara yang terbaik adalah mengecek pada datasheet.
Keuntungan dari lampu LED :
a)      Led Lights tidak mengandung Mercury
b)      Jauh lebih hemat dalam hal pemakain listrik
c)      Daya tahan lebih lama, yaitu 60x lebih lama dibanding dengan tipe lampu Incandescent dan 10x lebih lama dibanding tipe Fluorescent
d)     Lampu Led Outdoor Lights juga tidak menghasilkan panas sehingga dapat menghemat pemakaian AC (air conditioning)
Selain keuntungan dari LED Display, tentu saja saja ada kerugiannya yaitu harga Led Outdoor atau Led Indoornya jauh lebih mahal dibandingkan lampu biasa.
B. Injection Laser Diode (ILD)
Sebuah perangkat semikonduktor solid state terdiri dari pada satu P-N Junction mampu memancarkan koheren, dirangsang radiasi di bawah syarat-syarat tertentu.
Sebuah dioda laser adalah laser dimana medium aktif sebuah semikonduktor mirip dengan yang ditemukan dalam dioda pemancar cahaya. Yang paling umum dan praktis jenis dioda laser dibentuk dari P-N junction dan didukung oleh menyuntikkan arus listrik.
Perangkat ini kadang-kadang disebut sebagai dioda laser injeksi untuk membedakan mereka dari (optis) dipompa dioda laser,  yang lebih mudah diproduksi di laboratorium.
Tipe ILD yang beroperasi berdasarkan prinsip laser, lebih efisien dan dapat meneruskan data rate lebih besar. Ada kaitan antara panjang gelombang yang digunakan, tipe transmisi dan data rate yang dikirimkan.
1. Jenis – jenis Laser Diode (ILD)
Dioda laser yang sederhana struktur, yang dijelaskan di atas, adalah sangat tidak efisien. Perangkat seperti itu membutuhkan begitu banyak kekuatan yang mereka hanya bisa mencapai operasi berdenyut tanpa kerusakan. Walaupun secara historis penting dan mudah untuk menjelaskan, perangkat tersebut tidak praktis.
a. Double heterostructur laser
Dalam perangkat ini, lapisan rendah bandgap bahan diapit dua lapisan bandgap tinggi. Satu umum digunakan pasangan bahan baku gallium arsenide (Gaas) dengan aluminium gallium arsenide (Al x Ga (1-x) As). Setiap persimpangan antara bahan bandgap yang berbeda disebut heterostructure, maka nama “heterostructure ganda laser” atau DH laser. Jenis dioda laser yang dijelaskan dalam bagian pertama dari artikel mungkin akan disebut sebagai homojunction laser, untuk kontras dengan perangkat ini lebih populer.
Keuntungan dari DH laser adalah bahwa wilayah di mana elektron bebas dan lubang yang ada secara bersamaan daerah aktif hanya terbatas pada lapisan menengah tipis. Ini berarti bahwa banyak lebih dari pasangan elektron-lubang dapat berkontribusi untuk penguatan tidak begitu banyak yang tertinggal di pinggiran memperkuat buruk. Selain itu, cahaya ini tercermin dari heterojunction.
b. Quantum well laser
Jika lapisan tengah dibuat cukup tipis, ia bertindak sebagai well kuantum. Ini berarti bahwa variasi vertikal elektron fungsi gelombang dan dengan demikian komponen energi, adalah quantised. Efisiensi sebuah sumur kuantum laser lebih besar daripada laser massal karena kepadatan elektron, fungsi dalam sistem sumur kuantum memiliki tepi mendadak yang memusatkan energi elektron dalam menyatakan bahwa berkontribusi pada tindakan laser. Laser mengandung lebih dari satu lapisan sumur kuantum  yang dikenal sebagai kuantum juga beberapa laser. Beberapa sumur kuantum meningkatkan gain tumpang tindih kawasan dengan optik Waveguide modus. Lebih jauh perbaikan dalam efisiensi laser juga telah dibuktikan dengan mengurangi lapisan sumur kuantum ke kawat kuantum atau ke “laut” dari titik kuantum.
c. Quantum cascade laser
Dalam laser kaskade kuantum, perbedaan antara tingkat energi dengan baik kuantum digunakan untuk transisi laser bukan bandgap. Hal ini memungkinkan tindakan laser yang relatif panjang gelombang, yang dapat disetel hanya dengan mengubah ketebalan lapisan. Mereka heterojunction laser.
d. Distributed feedback laser
Umpan didistribusikan laser (DFB) adalah yang paling umum jenis pemancar di DWDM-sistem. Menstabilkan lasing panjang gelombang, kisi difraksi yang tergores dekat dengan PN dari dioda. Kisi-kisi ini bertindak seperti penyaring optik, menyebabkan panjang gelombang tunggal untuk diberi makan kembali ke daerah dan memperoleh lase. Karena kisi memberikan umpan balik yang diperlukan untuk lasing, refleksi dari segi tidak diperlukan. Dengan demikian, setidaknya satu segi dari DFB adalah dilapisi anti-refleksi. The DFB laser memiliki panjang gelombang yang stabil yang ditetapkan oleh manufaktur selama nada kisi-kisi dan hanya dapat disetel sedikit dengan suhu. Seperti laser adalah pekerja keras menuntut komunikasi optik.
e. VCSels
Vertical rongga permukaan memancarkan laser (VCSELs) memiliki rongga optik sumbu sepanjang arah aliran arus dan bukan tegak lurus terhadap aliran arus seperti pada dioda laser konvensional. Panjang daerah yang aktif sangat pendek dibandingkan dengan dimensi lateral sehingga radiasi yang muncul dari permukaan rongga bukan dari tepi. Para reflektor pada ujung rongga adalah cermin dielektrik dibuat dari bolak tinggi dan rendah indeks bias gelombang seperempat multilayer tebal.
Ada beberapa keuntungan untuk memproduksi VCSELs bila dibandingkan dengan proses produksi tepi memancarkan laser. Ujung emitter tidak dapat diuji sampai akhir proses produksi. Jika ujung emitor tidak bekerja, apakah karena kontak buruk atau miskin kualitas pertumbuhan material, waktu produksi dan pengolahan bahan-bahan yang telah sia-sia. Selain itu, karena memancarkan sinar VCSELs tegak lurus terhadap daerah aktif dari laser sebagai lawan sejajar dengan tepi sebagai emitor, puluhan ribu VCSELs dapat diproses secara simultan pada tiga inci wafer gallium arsenide. Selain itu, meskipun proses produksi VCSEL lebih banyak tenaga kerja dan materi intensif, hasil dapat dikendalikan untuk hasil yang lebih dapat diprediksi.
f. VECSELs
Eksternal vertikal permukaan rongga memancarkan laser atau VECSELs, mirip dengan VCSELs. Dalam VCSELs, cermin biasanya tumbuh epitaxially sebagai bagian dari struktur dioda atau tumbuh secara terpisah dan terikat langsung berisi semikonduktor daerah aktif. VECSELs dibedakan oleh konstruksi dimana salah satu dari dua mirror yang berada di luar struktur dioda. Akibatnya, rongga mencakup wilayah ruang bebas. Tipikal jarak dari dioda ke cermin eksternal akan menjadi 1 cm.
Salah satu fitur yang paling menarik dari setiap VECSEL adalah ketebalan semikonduktor daerah di arah propagasi, kurang dari 100 nm. Sebaliknya, sebuah pesawat konvensional dalam cahaya semikonduktor laser mensyaratkan jarak propagasi lebih dari 250 μm ke atas sampai 2 mm atau lebih. Arti penting dari jarak propagasi pendek adalah bahwa hal itu menyebabkan efek “antiguiding” nonlinearities di daerah memperoleh dioda laser harus diminimalkan. Hasilnya adalah besar penampang optik single-mode berkas yang tidak dicapai dari dalam pesawat ( “ujung-memancarkan”) dioda laser.
Beberapa pekerja menunjukkan dipompa VECSELs optik, dan mereka terus dikembangkan untuk banyak aplikasi termasuk sumber daya tinggi untuk digunakan dalam industri permesinan (pemotongan, meninju, dll) karena mereka sangat tinggi dan efisiensi daya ketika dipompa oleh multi-mode dioda laser bar .
Aplikasi untuk dipompa listrik termasuk proyeksi VECSELs menampilkan, dilayani oleh menggandakan frekuensi yang hampir-IR emitter VECSEL untuk menghasilkan cahaya biru dan hijau.

3. Sejarah Serat Optik

Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik.
Percobaan ini juga masih tergolong cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuawan 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.
Di lain pihak para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya melewati gelas (serat optik) namun juga mencoba untuk ”menjinakkan” cahaya. Kerja keras itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi pada daerah frekuensi tampak sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro.
Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal. Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km.
Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km. Tahun 80-an, bendera lomba industri serat optik benar-benar sudah berkibar. Nama-nama besar di dunia pengembangan serat optik bermunculan.
Charles K. Kao diakui dunia sebagai salah seorang perintis utama. Dari Jepang muncul Yasuharu Suematsu. Raksasa-raksasa elektronik macam ITT atau STL jelas punya banyak sekali peranan dalam mendalami riset-riset serat optik   (Jhon Crisp, Barry Elliot, Erlangga, 2006, hlm 33-36).

4. Karakteristik Serat Optik                         
A.    Ukuran kecil, diameter luar serat optik berkisar antara 100-250 µm. Diameter maksimum setelah dilapisi/dibungkus dengan plastik/nilon sebagai jaket menjadi ± 1 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 biladilengkungkan 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 100x dibandingkan dengan multi pair cable dan 10x 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.

5. Kelebihan dan kekurangan serat optik

A. Kelebihan serat optik
1.      Berkemampuan membawa lebih banyak informasi dan mengantarkan informasi dengan lebih akurat dibandingkan dengan kabel tembaga dan kabel coaxial.
2.      Kabel serat optik mendukung data rate yang lebih besar, jarak yang lebih jauh dibandingkan kabel coaxial sehingga menjadikannya ideal untuk transmisi serial data digital.
3.      Kebal terhadap segala jenis interferensi, termasuk kilat, dan tidak bersifat mengantarkan listrik. Sehingga tidak berpengaruh terhadap tegangan listrik, tidak seperti kabel tembaga yang bisa lossing data karena pengaruh tegangan listrik.
4.      Sebagai dasarnya seratnya dibuat dari kaca, tidak dipengaruhi oleh korosi dan tidak berpengaruh pada zat kimia sehingga tidak akan rusak kecuali kimia pada konsentrasi tertentu.
5.      Karena yang dikirim adalah signal cahaya, maka tidak ada kemungkinan ada percikan api bila serat atau kabel tersebut putus. Selain itu juga tidak menyebabkan tegangan listrik dalam proses perbaikannya bila ada kerusakan.
6.      Kabel serat optik tidak terpengaruh oleh cuaca.
7.      Kabel serat optik walaupun memiliki banyak serat pada satu kabel namun bila dibandingkan terhadap kabel coaxial dan kabel tembaga akan lebih kecil dan lebih bercahaya bila diisi dengan muatan informasi yang sama. Lebih mudah dalam penanganan dan pemasangannya.
8.      Kabel serat optik lebih aman digunakan dalam sistem komunikasi, sebab lebih susah disadap namun mudah dimonitor. Bila ada gangguan pada kabel,  ada yang menyadap sistem maka muatan informasi yang dikirim akan jauh berkurang sehingga bisa cepat diketahui dan bisa cepat ditangani.

B. Kekurangan Serat Optik

1.      Biaya yang mahal untuk peralatannya.
2.      Perlu konversi data listrik ke cahaya dan sebaliknya yang rumit.
3.      Perlu peralatan khusus dalam prosedur pemakaian dan pemasangannya.
4.      Untuk perbaikan yang kompleks perlu tenaga yang ahli di bidang ini.
5.      Selain merupakan keuntungan, sifatnya yang tidak menghantarkan listrik juga merupakan kelemahannya, karena musti memerlukan alat pembangkit listrik eksternal.
6.      Bisa menyerap hidrogen yang bisa menyebabkan loss data. 

 (Gebby Vesta, 2008, fiber optic, Surabaya-Malang, hlm 78-80)


BAB 3

PENUTUP


1. Kesimpulan

Serat optik adalah salah satu media transmisi data yang memiliki sedikit sekali kendala, itu dapat dibuktikan dengan sangat pesatnya perkembangan penggunaan serat optik di dalam bidang telekomunikasi. Kabel fiber optik dibedakan menjadi 3 jenis yaitu single mode step index, multi mode step index dan multi mode grade index, dimana pada umumnya tipe multi mode biasanya dipakai untuk jarak yang dekat, sementara single mode untuk jarak yang cukup jauh.  Serat optik sendiri sangat besar sekali kapasitas untuk transfer datanya. Serat optik sangat cocok sekali dengan keadaan geografis di Indonesia khususnya di Jawa, karena daerahnya tidak terlalu banyak yang curam.

2. Saran

Semoga dengan adanya transmiter serat optik ini kualitas telekomunikasi di Indonesia lebih maju lagi dan lebih merata ke seluruh Indonesia.

Daftar Pustaka

  • http://zika4.blogspot.com/2018/01/makalah-serat-optik-lengkap.html
  • https://id.wikipedia.org/wiki/Serat_optik


Label:

Komentar

Posting Komentar