Dalam bahasa sehari-hari artinya serat yang sangat bening dan tidak menghantar listrik ini sedemikian murninya, sehingga konon, seandainya air laut
itu semurni serat optik, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat menonton lalu-lalangnya penghuni dasar Samudera Pasifik. 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 dBkm. Melalui
pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di
bawah 1 dBkm.
2.2. Sensor
Sensor adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan parameter fisik, kimia, dan sebagainya. Dengan pengertian lain, sensor
juga dapat dikatakan sebagai peralatan yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian
listrik tertentu. Sesuai perkembangan teknologi, sensor dapat dibuat dan dikemas dengan cara
yang lebih ekonomis, mudah, dan lebih konvensional. Secara umum, sensor dapat dikelompokkan menjadi 3 bagian berdasarkan fungsi dan kegunaannya, yaitu:
1. Sensor thermal, untuk mendeteksi gejala perubahan panas atau suhu.
Contohnya; termokopel, RTD, termistor, dan lain-lain. 2.
Sensor mekanis, untuk mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti pergeseran, gerak lurus dan melingkar, tekanan, dan sebagainya. Contohnya;
LVDT, strain gauge, load cell, dan lain-lain. 3.
Sensor optik, untuk mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan, ataupun bias cahaya. Contohnya; photo cell, photo diode, dan lain-
lain.
Universitas Sumatera Utara
2.3. Serat Optik
Serat optik optical fibrefiber optic merupakan media pandu gelombang cahaya yang bekerja didasarkan adanya efek pantulan sempuma oleh karena
adanya perbedaan indeks bias material. Serat optik terdiri dari inti core dan pembungkus cladding dan model perambatan cahaya ditunjukkan dalam
Gambar 2.1.
Gambar.2.1 Bagian kabel serat optik dan Model perambatan cahaya pada serat optik
1. Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari serat atau inti fisik yang
mengirim sinyal data optik dari sumber cahaya ke alat penerima yang berupa untai tunggal kontinyu dari kaca atau plastik. Semakin besar core maka semakin banyak
cahaya yang dapat dilewatkan dalam kabel. 2.
Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inticore, atau layerlapisan serat yang berfungsi sebagai
pembatas energi elektromagnetik yang terlalu besar, gelombang cahaya dan penyebab pembiasan pada struktur inti. Pembuatan cladding yang cukup tebal
memungkinkan medan serat tidak dipengaruhi oleh perambatan disekitar bahan
sehingga bentuk fisik serat tidak cacat. 3.
Buffer Coating adalah plastik pelapis yang melindungi serat dari kerusakan. lapisan plastik disekitar core dan cladding ini juga berfungsi memperkuat inti serat,
membantu penyerapan dan sebagai pelindung ekstra pada pembengkokan kabel.
Cahaya akan merambat didalam serat optik karena dipantulkan dengan sempurna pada batas antar core dan cladding. Dalam perambatannya cahaya
mengalami pengurangan daya loss akibat adanya penyerapan oleh material fiber hamburan dan adanya lengkungan bending; sebagaimana ditunjukkan pada
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Bending loss atau rugi rugi pembengkokan merupakan salah satu dari beberapa sumber loss serat optik. Rugi rugi ini disebabkan oleh
pembengkokan serat optik melebihi diameter tertentu. Rugi rugi semacam ini dalam komunikasi serat optik sangat merugikan.
Namun dari sisi lain fenomena ini dapat dimanfaatkan sebagai sensor.
Gambar.2.2 Makrobending dan Mikrobending
Gelombang cahaya yang merambat didalam serat optik ragam tunggal tepatnya: didalam inticore serat akan terdistorsi bila seratnya dilengkungkan.
Kecepatan cahaya yang merambat pada bagian dalam lengkungan hampir lebih lambat daripada yang bagian luarnya untuk mempertahankan bentuk muka
gelombang. Ini berarti nilai indeks bias inti serat pada bagian tersebut lebih kecil bila
dibandingkan saat serat dalam keadaan lurus. Semakin kecil jari-jari lengkungan maka nilainya semakin mendekati nilai indeks bias selubung cladding sehingga
makin banyak cahaya yang keluar dari inti serat , atau semakin besar ruginya. Serat optik memiliki keunggulan yang signifikan dibandingkan media
transmisi kawat konvensional. Keunggulan tersebut antara lain adalah: 1.
Rugi transmisi rendah 2.
Bandwidth lebar 3.
Ukuran kecil dan ringan 4.
Tahan gangguan elektromagnetik dan elektrik
Universitas Sumatera Utara
Untuk itu biasanya serat optik digunakan untuk media transmisi sinyal digital. Untuk pemilihan serat optik memiliki pilihan single-mode atau multi-mode dan
pilihan antara step index atau graded index. Pemilihan ini tergantung jenis sumber cahaya yang digunakan dan besarnya
dispersi maksimum yang diijinkan. Untuk sumber cahaya LED Light Emitting Diode, biasanya digunakan serat multi-mode, meskipun LED jenis edgeemitting
bisa digunakan dengan serat single-mode dengan laju sampai 560 Mbps sepanjang beberapa kilometer.
Untuk Laser dioda, bisa digunakan single-mode atau multimode. Serat single- mode mampu menyediakan produk laju data-jarak yang sangat bagus mampu
mencapai 30 Gbps.km.
2.4. Bending
Bending yaitu pembengkokan serat optik yang menyebabkan cahaya yang merambat pada serat optik berbelok dari arah transmisi dan hilang. Sebagai
contoh, pada serat optik yang mendapat tekanan cukup keras dapat menyebabkan ukuran diameter serat optik menjadi berubah, sehingga mempengaruhi sifat
transmisi cahaya di dalamnya. Rugi-rugi akibat pelengkungan serat optik dibedakan menjadi dua macam
yaitu : a Macro BendingPembengkokan Makro
Rugi-rugi macro bending terjadi ketika sinar atau cahaya melalui serat optik yang dilengkungkan dengan jari-jari lebih lebar dibandingkan dengan diameter
serat optik sehingga menyebabkan hilangnya daya. Jumlah radiasi optik dari lengkungan serat tergantung kekuatan medan dan kelengkungan jari-jari.
b Micro BendingPembengkokan Mikro Pembengkokan mikro terjadi karena ketidakrataan pada permukaan batas
antara teras dan selongsong secara acak atau random pada serat optik karena
Universitas Sumatera Utara
proses pengkabelan ataupun ketika proses penarikan saat instalasi seperti terlihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Peristiwa Rugi-Rugi Akibat Pembengkokan Mikro
2.5. Mikrobending
Sensor yang berbasis intensitas membutuhkan lebih banyak cahaya dan karena itu biasanya menggunakan serat multimode dengan inti yang lebar. Ada
berbagai mekanisme seperti rugi daya optik akibat mikrobending, redaman, dan bidang lepas yang dapat menghasilkan perubahan hasil ukur yang diinduksi dalam
intensitas optik yang disebarkan oleh serat optik. Keuntungan dari sensor ini adalah kesederhanaan implementasi, biaya
rendah, kemungkinan menjadi multiplexing, dan kemampuan untuk tampil sebagai sensor yang didistribusikan secara nyata. Salah satu sensor berbasis
intensitas adalah sensor mikrobend, yang didasarkan pada prinsip bahwa mekanik tikungan mikro yang periodik dapat menyebabkan energi dari mode dipandu
untuk digabungkan dengan mode radiasi dan akibatnya menghasilkan redaman cahaya yang ditransmisikan.
Seperti yang terlihat pada Gambar.2.4, sensor terdiri dari dua pelat beralur dan di antara kedua pelat terdapat serat optik. Pelat atas dapat bergerak sebagai
respon terhadap tekanan. Ketika radius tikungan serat melebihi sudut kritis yang diperlukan untuk membatasi cahaya ke area inti, cahaya mulai bocor ke cladding
mengakibatkan modulasi intensitas.
Gambar 2.4. Skematik Mikrobending Serat Optik
Universitas Sumatera Utara
Adapun penjelasan yang signifikan yaitu ketika serat terkena tikungan kecil atau gangguan, suatu bagian tertentu dari propagasi cahaya dalam inti serat
digabungkan dalam mode radiasi dan hilang. Mode penggabungan dapat dicapai dengan menggunakan pelat bergelombang yang merubah bentuk serat menjadi
serangkaian tikungan. Oleh karena itu, mikrobending menyebabkan intensitas cahaya menurun. Dengan memantau dan menghubungkan hilangnya intensitas
cahaya, berbagai jenis sensor mikrobend dapat dirancang. Wilayah penginderaan sensor mikrobend terdiri dari dua pelat bergelombang, disebut lempeng deformer.
Serat optik ditekan dengan memberi gaya ke bawah diperas bawah kekuatan diterapkan karena lipatan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Skematik Sensor Serat Optik dengan Prinsip Mikrobending
Sensor mikrobending serat optik adalah jenis sensor serat berdasarkan prinsip tekukan yang terstruktur yang dapat menyebabkan hilangnya intensitas cahaya,
yang terdiri dari susunan lekukan termodulasi dan serat optik. Kinerja sensor mikrobending serat optik ditentukan oleh susunan lekukan bending, maka
metode modulasi lekukan bending digunakan untuk menghasilkan periodik lekukan bending pada serat optik.
Desain sensor yang dibuat yaitu plat bergerigi atau bergelombang pada sisi atas dan bawah, dan diantara plat diberi sensor serat optik yang mengalami
Universitas Sumatera Utara
gangguan mikrobending dan mengarahkan pancaran mentransmisikan gangguan tersebut. Cahaya yang keluar dan menembus pembungkus jacket menyebabkan
intensitas cahaya output berkurang. Besarnya gangguan dapat diperoleh dengan mendeteksi variasi intensitas cahaya, dan tekanan pada sensor mikrobending serat
optik dapat diperoleh. Penelitian ini didasari untuk mencari pengaruh pemberian massa beban
terhadap intensitas keluaran serat optik sehingga dapat dimanfaatkan untuk sensor beban. Sebagaimana kita ketahui bahwa serat optik selain banyak digunakan
dalam sistem komunikasi juga dapat digunakan sebagai sensor besaran fisis. Sebagai contoh, sensor kelembaban, temperatur, konsentrasi dan lain sebagainya.
Sebagai sumber cahaya digunakan Laser. Prinsip kerja serat optik menggunakan prinsip pembiasan dan pemantulan
yang berhubungan dengan indeks bias bahan. Dengan memanfaatkan karakteristik serat optik yang mengalami kehilangan daya akibat pembengkokan, dapat
dimanfaatkan untuk sensor tekanan. Pada serat optik kehilangan daya dapat diakibatkan pembengkokan serat
optik, dengan memberi massa beban pada serat optik dapat dilihat pengaruh tekanan pada besarnya bengkokan sehingga semakin besar daya yang hilang.
Dalam penelitian ini dibuat probe sensor tekanan pada bagian tengah dengan melepas jaket pelindung serat optik. Cahaya yang masuk serat optik akan
mengalami kehilangan daya ketika mengalami bengkokan, sedangkan bengkokan ini berbanding lurus dengan beban yang diberikan.
2.6. Photodetector
