BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengertian dan Serajah Serat optik
Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat
lain. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah
laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran
komunikasi. Serat optik umumnya digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam pencahayaan, sensor, dan optik pencitraan. Efisiensi dari serat optik
ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas,
semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
Pada tahun 1880 Alexander Graham Bell menciptakan sebuah sistem komunikasi cahaya yang disebut photo-phone dengan menggunakan cahaya
matahari yang dipantulkan dari sebuah cermin suara-termodulasi tipis untuk membawa percakapan, pada penerima cahaya matahari termodulasi mengenai
sebuah foto-kondukting selselenium, yang merubahnya menjadi arus listrik, sebuah penerima telepon melengkapi sistem. Photo-phone tidak pernah mencapai sukses
komersial, walaupun sistem tersebut bekerja cukup baik. Penerobosan besar yang membawa pada teknologi komunikasi serat
optik dengan kapasitas tinggi adalah penemuan Laser pada tahun 1960, namun pada tahun tersebut kunci utama di dalam sistem serat praktis belum ditemukan yaitu
serat yang efisien. Pada tahun 1970 serat dengan loss yang rendah dikembangkan dan
komunikasi serat optik menjadi praktis Serat optik yang digunakan berbentuk silinder seperti kawat pada umumnya, terdiri dari inti serat core yang
dibungkus oleh kulit cladding dan keduanya dilindungi oleh jaket pelindung
Universitas Sumatera Utara
buffer coating. Ini terjadi hanya 100 tahun setelah John Tyndall, seorang fisikawan Inggris, mendemonstrasikan kepada Royal Society bahwa cahaya dapat
dipandu sepanjang kurva aliran air. Dipandunya cahaya olehsebuah serat optik dan oleh aliran air adalah peristiwa dari fenomena yang sama yaitu total internal
reflection. Teknologi serat optik selalu berhadapan dengan masalah bagaimana
caranya agar lebih banyak informasi yang dapat dibawa, lebih cepat dan lebih jauh penyampaiannya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya. Informasi yang
dibawa berupa sinyal digital, digunakan besaran kapasitas transmisi diukur dalam 1 Gb kms yang artinya 1 milyar bit dapat disampaikan tiap detik
melalui jarak 1 km [2]. Berikut adalah beberapa tahap sejarah perkembangan teknologi serat optik
[2]: 1. Generasi pertama mulai tahun 1970
Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya terdiri dari :
a Encoding : Mengubah input misal suara menjadi sinyal listrik.
b Transmitter : Mengubah sinyal listrik menjadi gelombang cahaya termodulasi,
berupa LED dengan panjang gelombang 0,87µm. c
Serat Silika : Sebagai pengantar gelombang cahaya. d
Repeater : Sebagai penguat gelombang cahaya yang melemah di jalan e
Receiver : Mengubah gelombang cahaya termodulasi menjadi sinyal listrik, berupa foto-detektor
f Decoding : Mengubah sinyal listrik menjadi ouput misal: suara
g Repeater bekerja dengan merubah gelombang cahaya menjadi sinyal
listrik kemudian diperkuat secara elektronik dan diubah kembali menjadi gelombang cahaya.
h Pada tahun 1978 dapat mencapai kapasitas transmisi 10 Gb.kms.
2. Generasi ke-dua mulai tahun 1981 a
Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran inti serat diperkecil.
Universitas Sumatera Utara
b Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias inti.
c Menggunakan dioda laser, panjang gelombang yang dipancarkan 1,3µm.
d Kapasitas transmisi menjadi 100 Gb.kms.
3. Generasi ke-tiga mulai tahun 1982 a
Penyempurnaan pembuatan serat silika. b
Pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 µm. c
Kemurniaan bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 µm sampai 1,6 µm
d Kapasitas transmisi menjadi ratusan Gb.kms.
4. Generasi ke-empat mulai tahun 1984 a
Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang
sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi, maka jarak yang dapat ditempuh dan kapasitas transmisinya ikut membesar.
b Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksi
langsung modulasi intensitas. c
Terhambat perkembangannya karena teknologi piranti sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal
5. Generasi ke-lima mulai tahun 1989
a Dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater
pada generasi-generasi sebelumnya. b
Pada awal pengembangannya kapasitas transmisi hanya dicapai 400 Gb.kms tetapi setahun kemudian kapasitas transmisinya sudah menembus
50.000 Gb.kms 6. Generasi ke-enam
a Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer mempelopori sistem komunikasi
optik soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri dari banyak komponen panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit dan juga
bervariasi dalam intensitasnya.
Universitas Sumatera Utara
b Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi beberapa
komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupasoliton merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran
sekaligus wavelength division multiplexing. c
Eksprimen menunjukkan bahwa soliton minimal dapat membawa 5 saluran yang masing-masing membawa informasi dengan laju 5 Gbs. Kapasitas
transmisi yang telah diuji mencapai 35.000 Gb kms. d
Cara kerja sistem soliton ini adalah efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang gelombangnya sama akan merambat dengan laju yang berbeda di
dalam suatu bahan jika intensitasnya melebihi suatu harga batas. Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek dispersi, sehingga soliton tidak
melebar pada waktu sampai di penerima receiver. Hal ini sangat menguntungkan karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil
bahkan dapat diabaikan [2][3]. Sistem Komunikasi Serat Optik Serat optik memiliki keunggulan yang
signifikan dibandingkan media transmisi kawat konvensional.
Keunggulan tersebut antara lain adalah [2]: 1.
Rugi transmisi rendah 2.
Bandwidth lebar 3.
Ukuran kecil dan ringan 4.
Tahan gangguan elektromagnetik dan elektrik Sedangkan kerugian menggunakan serat optik sebagai media transmisi yaitu:
1. Konstruksi fiber optik lemah sehingga dalam pemakaiannya diperlukan lapisan
penguat sebagai proteksi 2.
Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang berlebihan.
3. Tidak dapat dialiri arus listrik, sehingga tidak dapat memberikan catuan pada
pemasangan repeater. Untuk itu biasanya serat optik digunakan untuk media transmisi sinyal digital.
Untuk pemilihan serat optik memiliki pilihan single-mode atau multi-mode dan
Universitas Sumatera Utara
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 edge emitting 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. Teknologi serat optik adalah suatu teknologi komunikasi yang menggunakan
media cahaya sebagai penyalur informasi.Pada teknologi ini terjadi perubahan informasi yang biasanya berbentuk sinyal elektris menjadi sinyal optik cahaya, yang
kemudian disalurkan melalui kabel serat optik dan diterima pada sisi penerima untuk diubah kembali menjadi sinyal elektris.
Sistem Komunikasi serat optik secara umum dapat dilihat seperti Gambar 2.1 yaitu terdiri dari pemancar sebagai sumber pengirim informasi, detektor penerima
informasi, dan media transmisi sebagai sarana untuk melewatkannya. Pengirim bertugas untuk mengolah informasi yang akan disampaikan agar dapat dilewatkan
melalui suatu media sehingga informasi tersebut dapat sampai dan diterima dengan baik dan benar ditujuanpenerima. Perangkat yang ada di penerima bertugas untuk
menterjemahkan informasi kiriman tersebut sehingga maksud dari informasi dapat dimengerti. Pada sistem komunikasi serat optik, sinyal informasi diubah ke signal
listrik lalu diubah lagi ke optikcahaya. Sinyal ini kemudian di lewatkan melalui serat optik yang setelah sampai di penerima nanti, cahaya tersebut diubah kembali ke
listrik dan akhirnya di terjemahkan menjadi sinyal informasi [2].
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Blok diagram sistem komunikasi Serat Optik Konsep dasar serat optik sangat penting di pelajari dan dapat
dimanfaatkan terutama dalam komunikasi. Dalam komunikasi serat optik konsep dasar yang digunakan dengan transmisi cahaya, Dimana pengubahan antara sinyal
elektrik menjadi sinyal cahaya dalam menyalurkan informasi disepanjang serat optik. Maka konsepnya berupa cahaya, optik, serat, dan aplikasi lain serat.
Prinsip kerja dari serat optik ini adalah sinyal awalsource yang berbentuk sinyal listrik ini pada transmitter diubah oleh transducer elektro optik DiodaLaser
Dioda menjadi gelombang cahaya yang kemudian ditransmisikan melalui kabel serat optik menuju penerimareceiver yang terletak pada ujung lainnya dari serat optik,
pada penerimareceiver sinyal optik ini diubah oleh transducer Optoelektronik Photo DiodaAvalanche Photo Dioda menjadi sinyal elektris kembali. Dalam perjalanan
sinyal optik dari transmitter menuju receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel optik, sambungan-sambungan kabel dan konektor-konektor di
perangkatnya, oleh karena itu jika jarak transmisinya jauh maka diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang berfungsi untuk memperkuat gelombang cahaya yang
telah mengalami redaman sepanjang perjalanannya.
2.2 Struktur Dasar Serat Optik
Kategori