radiasi optik dari lengkungan serat tergantung kekuatan medan dan kelengkungan jari-jari.
2 Micro bending pembengkokan mikro Pembengkokan mikro terjadi karena ketidakrataan pada permukaan batas
antara teras dan selongsong secara acak atau random pada serat optik karena proses pengkabelan ataupun ketika proses penarikan saat instalasi seperti terlihat
pada Gambar 2.7.
Gambar 2.8. Peristiwa Rugi-Rugi Akibat Pembengkokan Mikro
2. 8. Sensor Beban dengan Serat Optik 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.2.9, 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
Universitas Sumatera Utara
membatasi cahaya ke area inti, cahaya mulai bocor ke cladding mengakibatkan modulasi intensitas.
Gambar 2.9. Sensor Intrinsik Serat Optik
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 karena lipatan atau lekukan lempeng seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.10. Skematik Sensor Mikrobending
Universitas Sumatera Utara
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
gangguan mikrobending dan mengarahkan pancaran mentransmisikan gangguan tersebut. Cahaya yang keluar dan menembus pembungkus jacket menyebabkan
intensitas cahaya output berkurang atau disebut pelemahan attenuasi. Besarnya gangguan dapat diperoleh dengan mendeteksi variasi intensitas cahaya, dan
tekanan pada sensor mikrobending serat optik dapat diperoleh. Dari gambar 2.10 deformer dalam menanggapi perubahan gaya
ΔF terhadap pembengkokan serat menyebabkan amplitudo deformasi serat X untuk berubah
dengan jumlah Ax. Koefisien transmisi T, untuk cahaya yang merambat melalui serat yang bengkok pada gilirannya diubah oleh jumlah
ΔT sehingga: 2.4
di mana ΔT Δx adalah sensitivitas, Seperti daerah, ls adalah ketebalan deformer,
Ys adalah modulus Young, dan kf adalah konstanta pegas efektif dari serat optik. Konstanta pegas efektif pada gilirannya dapat dinyatakan sebagai berikut:
2.5 Dari Persamaan 2.4 dan 2.5, dapat dilihat bahwa jika kekuatan
diterapkan pada sensor microbend ΔF, intensitas cahaya pada output serat akan
berubah. Selain itu, parameter geometris deformer seperti periodisitas mekanik, luas penampang deformer, deformasi jarak dan jumlah lipatan akan
mempengaruhi intensitas keluaran cahaya. Karena sensor microbend jatuh ke
Universitas Sumatera Utara
dalam kelompok sensor serat optik intrinsik, sifat serat seperti modulus Young dan diameter serat akan mempengaruhi intensitas keluaran juga.
Menurut teori gelombang optik, koefisien attenuasi dapat disimpulkan sebagai berikut :
α = K D
2
t L [
2
, 2.6
dengan k merupakan konstanta pembanding rasio, Dt, L q secara berurutan yaitu besarnya mikrobending, panjang serat optik dan frekwensi jarak lekukan
atau gerigi. Δβ merupakan perbedaan konstanta propagasi yang berdekatan. Dt didominasi dari ukuran, L panjang serat antara pelat gerigi, q periode jarak gerigi.
Ketika q = Δβ, kerugian mikrobending sangat besar dan modulasi mudah terganggu, siklus sesuai Λo adalah siklus mikrobending yang optimal.
Gambar 2.11. Skematik Sensor dengan Pelat Bergerigi
Periodisitas mekanik dapat diberikan seperti gambar 2.11 :
Λo = = 1 +
12
2.7
ξ konstanta tergantung pada profil indeks bias, untuk graded index ξ = 2 dan untuk serat optik step index ξ = , M adalah jumlah mode dan m adalah jumlah
modus. Dalam serat optik multimode, mode orde yang lebih tinggi adalah mode
yang paling mudah digabungkan dari serat di lekukan-lekukan kecil. Kemudian diasumsikan M = m dan periodisitas kritis adalah
Λo = π a Δ
½
untuk serat
optik step index dan Λo = Δ
½
untuk serat optik graded index, dimana
Universitas Sumatera Utara
a radius serat, Δ perbedaan normal indeks antara core dan cladding, Δ = n
1
– n
2
n
2
. Dalam studi ini, menggunakan serat optik multimode step index 62,5
μm 125 μm dan perbedaan normal indeks adalah 0.01. Kemudian periodisitas
mekanik kritis dapat dihitung dan desain jarak gerigi atau lekukan dengan rumus untuk serat optik step index akan meningkatkan sensitivitas sensor secara efektif.
Dengan menempelkan serat optik pada material yang berdaya tahan tinggi dan elastis serta mengatur tingkat bending degan benar, maka respon sensitive
terhadap tekanan luar dapat ditingkatkan dan dapat melindungi serat optik secara efektif sehingga daya tahan sensor lebih lama.
2. 9. Pengolahan Data-Data dengan Statistik
