Umum Konektor DASAR TEORI

BAB II DASAR TEORI

2.1 Umum

Teknologi telekomunikasi yang berkembang begitu pesat, memberikan dampak yang besar pada perkembangan teknologi informasi di era masyarakat modern ini. Salah satu solusi untuk mengatasi perkembangan teknologi informasi ini adalah dengan menggunakan teknologi serat optik. Teknologi serat optik adalah suatu teknologi komunikasi yang menggunakan media cahaya sebagai penyalur informasi. Pada teknologi ini terjadi perubahan informasi yang biasanya berbentuk sinyal listrik menjadi sinyal cahaya yang kemudian disalurkan melalui kabel serat optik dan diterima pada sisi penerima untuk diubah kembali menjadi sinyal listrik. Akan tetapi pada saat serat optik dipilih sebagai media transmisi, maka perlu dilakukan suatu perhitungan dan analisis power budget anggaran daya sebelum serat optik digunakan dalam sebuah jaringan telekomunikasi agar suatu sistem komunikasi optik dapat berjalan dengan baik dan lancar, seperti adanya rugi-rugi transmisi loss pada kabel serat optik yang dapat menurunkan kualitas transmisi. Analisis ini sangat penting dilakukan untuk mengetahui kelayakan suatu jaringan dalam mengirim informasi.

2.2 Serat Optik

Serat optik merupakan helaian optik murni yang sangat tipis terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut dan dapat membawa data informasi untuk jarak jauh. Helain tipis ini tersusun dalam suatu bundelan yang dinamakan kabel serat optik dan berfungsi mengirim men-tranmisikan sinyal cahaya dari satu tempat ke tempat yang lain. Universitas Sumatera Utara Bagian-bagian dari serat optik biasanya terdiri dari inti core yaitu kaca tipis yang berada di tengah serat yang digunakan sebagai jalan cahaya, bagian ini terbuat dari bahan kaca dengan kualiitas yang sangat tinggi. Pembungkus cladding yaitu bagian optikal terluar yang mengelilingi inti yang berfungsi untuk memantulkan cahaya kembali ke inti dan terbuat dari gelas. Jaket penyangga coating yang berfungsi melindungi serat dari temperatur dan kerusakan , bagian ini merupakan pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Gambar 2.1 Bagian-bagian Serat Optik Di dalam serat optik ini energi cahaya dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan sehingga dapat diterima di ujung unit penerima receiver [1]. Sumber cahaya yang paling umum digunakan adalah Light Emitting Diode LED dan Light Amplication by Stimulated Emission of Radition LASER. LED umunya digunakan untuk transmisi jarak pendek sampai menengah karena lebih ekonomis, sedangkan LASER digunakan untuk jarak jauh karena dapat menghasilkan cahaya dengan intensitas tinggi [2]. Universitas Sumatera Utara

2.2.1 Jenis Serat Optik

Untuk keperluan yang berbeda-beda, serat optik dibuat dalam dua jenis utama yang berbeda, yaitu single-mode fibers dan multi-mode fibers [2]. 1. Single-mode fibers Jenis serat optik ini mempunyai inti sangat kecil berdiameter sekitar antara 8-10 mikron dan berfungsi mengirimkan sinar laser infamerah panjang gelombang 1300-1550 nanometer. Karena dimensinya yang sangat kecil maka hanya satu sinyal yang merambat dalam setiap serat, perambatan sinyal ini terjadi di bagin inti core dari serat optik sehingga membuat terjadinya sedikit dispersi pulsa dan jenis serat ini cocok untuk komunikasi serat optik jarak jauh[2]. Gambar 2.2 Kabel serat optik single-mode 2. Multi-mode fibers Jenis serat optik ini mempunyai ukuran inti yang lebih besar berdiameter 6,35x10 -5 meter atau 63,5 mikron dan berfungsi mentransmisikan cahaya inframerah panjang gelombang 850-1300 nm. Serat ini digunakan untuk mentransmisikan banyak sinyal dalam setiap serat. Namun hanya baik digunakan untuk data atau informasi dengan kecepatan rendah dan untuk jarak yang relatif dekat [2]. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.3 Kabel serat optik multi-mode

2.2.2 Perambatan Cahaya

Perambatan cahaya di sepanjang serat optik terjadi karena pemantulan internal sinar optik yang terjadi pada perbatasan inti core dan pembungkus cladding. Pemantulan ini disebabkan oleh adanya perbedaan indeks bias antara inti core dan pembungkus cladding. Jika seberkas cahaya memasuki suatu medium dengan indeks bias yang berbeda, proses pembiasan atau pemantulan cahaya yang terjadi dapat dijelaskan menggunakan hukum Snellius seperti pada Persamaan 2.1 [4] : n 1 sin Φ 1 = n 2 sin Φ 2 2.1 Di mana: n 1 dan n 2 secara berturut-turut adalah nilai indeks bias dari bahan pertama dan dari bahan kedua, sedangkan Φ 1 dan Φ 2 secara berturut-turut adalah sudut datang dan sudut bias. Maka jika sudut datang Φ 1 diperbesar didalam bahan pertama, maka sinar bias akan semakin menjauhi normal. Bila sinar bias mencapai bidang batas kedua medium besarnya sudut Φ 2 mencapai 90 o , maka sudut datang yang menyebabkan terjadinya hal ini disebut sudut kritis. Sudut kritis adalah sudut antara sinar datang terhadap garis normal dimana sinar tersebut akan dibiaskan dengan sudut Φ 2 = 90 , sehingga kita dapat menghitung nilai sudut kritis dengan mengambil nilai sudut bias sebesar 90 dan memasukkanya kedalam Persamaan 2.1 diperoleh Persamaan 2.2 [4] [5] : n 1 sin Φ c = n 2 sin 90 sehingga sin Φ c = 2.2 Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4 a menunjukkan sinar datang dari medium pertama menuju medium kedua dengan sudut datang i 1 . Pada bidang batas sinar datang sebagian dipantulkan dengan sudut pantul i 1 dan sebagian lain dibiaskan dengan sudut bias i 2 . Apabila sinar datang dengan sudut i 1 yang melewati bidang batas dua medium dengan n 2 n 1 dibiaskan dengan sudut 90°, maka sudut datang inilah yang disebut dengan sudut kritis Φ kritis , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4 b. Gambar 2.4 c menunjukkan bahwa sudut datang i 1 lebih besar daripada sudut kritis, sehingga sinar tidak lagi dibiaskan, tetapi akan terjadi pemantulan total seperti pada Gambar 2.4 [4]. Gambar 2.4 Proses Pemantulan dan Pembiasan Cahaya

2.3 Rugi-rugi Serat Optik

Pada umumnya rugi-rugi serat optik dibagi berdasarkan rugi-rugi tersebut ditimbulkan, yaitu : a. Rugi-rugi yang timbul dari bahan serat optik itu sendiri. b. Rugi-rugi yang timbul akibat penggunaan serat optik tersebut sebagai media transmisi. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.5 Rugi-rugi serat optik

2.3.1 Rugi-rugi yang timbul dari bahan serat optik itu sendiri

Umumnya, hilangnya energi cahaya di dalam serat optik disebabkan oleh dua hal yaitu: inti dari bahan serat optik yang kotor tidak cukup jernih dan cahaya yang dibelokkan kearah yang salah [5]. 2.3.1.1 Rugi-rugi Absorpsi penyerapan Rugi-rugi absorpsi penyerapan terjadi karena dua faktor yaitu penyerapan yang terjadi dari luar dan penyerapan yang terjadi dari dalam. Penyerapan yang terjadi dari luar disebabkan oleh zat pengotor yang masih tersisa di dalam bahan inti yang akan menyerap sebagian dari energi cahaya yang merambat di dalam serat optik. Ion-ion hidroksil -OH dan zat-zat logam besi dan sebagainya bila terkontaminasi dapat menimbulkan efek yang paling serius, sedangkan faktor yang kedua penyerapan dari dalam disebabkan bahan pembuat serat itu sendiri [2][5]. Universitas Sumatera Utara

2.3.1.2 Rugi-rugi Pancaran Rayleigh

Pancaran Rayleigh Rayleigh scatter adalah efek terpencarnya cahaya akibat terjadinya perubahan kecil yang bersifat lokal pada indeks bias bahan inti dan bahan mantel, bersifat lokal karena perubahan hanya terjadi pada lokasi-lokasi tertentu saja didalam bahan dan ukuran daerah yang terkena pengaruh perubahan ini sangat kecil yaitu kurang dari satu panjang gelombang cahaya yang terhambur. Ada dua hal yang menyebabkan terjadinya fenomena ini dan keduanya timbul di dalam proses manufaktur. Pertama adalah adanya ketidakrataan di dalam adonan bahan- bahan pembuat serat optik. Ketidakrataan dalam jumlah yang sangat kecil dan bersifat acak mustahil untuk sepenuhnya dihilangkan. Kedua adalah adanya pergeseran-pergeseran kecil pada kerapatan bahan yang biasanya terjadi saat kaca silika mulai membeku menjadi padat. Salah satu lokasi kelemahan ini dan efek pancaran rayleigh yang ditimbulkannya diilustrasikan dalam Gambar 2.6. Gambar 2.6 Cahaya terpencar kesegala arah Dalam Gambar 2.6 di atas diperlihatkan bahwa cahaya terpecah dan terpencar ke segala arah. Semua komponen pancaran sinar yang kini merambat dengan sudut datang kurang dari sudut kritis akan dapat menembus mantel dan hilang sebagai rugi daya. Intensitas pancaran rayleigh bergantung pada ukuran daerah perubahan relatif terhadap panjang gelombang cahaya yang bersangkutan. Oleh karena itu cahaya dengan panjang gelombang Universitas Sumatera Utara paling kecil atau frekuensi tertinggi akan paling besar terkena dampak pancaran ini. Pencaran rayleigh ini berbanding terbalik dengan panjang gelombang sehingga nilai rugi-rugi ini akan berkurang seiring dengan pertambahan panjang gelombang [5][6].

2.3.2 Rugi-rugi yang timbul serat optik sebagai media transmisi

2.3.2.1 Rugi-rugi Pembengkokan Bending Losses Serat optik cenderung memancarkan daya setiap kali dibengkokkan. Pada umumnya terdapat 2 tipe pembengkokkan yang mungkin ditemui yaitu: macrobending dan microbending. Macrobending adalah pembengkokan serat optik dengan radius yang panjang bila dibandingkan dengan radius serat optik. Sedangkan microbending adalah pembengkokan-pembengkokan kecil pada serat optik akibat ketidakseragaman dalam pembentukan serat atau akibat adanya tekanan yang tidak seragam pada saat pengkabelan atau disebabkan oleh cacat yang bentuknya tidak sesuai standar dalam radius inti atau yang diciptakan oleh kabel serat dan disebabkan akibat tekanan mekanik atau sewaktu proses fabrikasi. Hal ini meyebabkan terjadinya loss dimana cahaya dengan sudut yang lebih besar seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8 salah satu cara untuk menguranginya adalah dengan menggunakan jacket yang tahan terhadap tekanan. Pada Gambar 2.7 menunjukkan perambatan cahaya pada single mode dengan sudut θ menjadi θ’[7][8]. Gambar 2.7 Rugi-rugi pembengkokan Universitas Sumatera Utara Gambar 2.8 Microbending loss Menurut rekomendasi ITU-T, kabel serat optik harus mempunyai koefisien redaman 0.5 dBkm untuk panjang gelombang 1310 nm dan 0.4 dBkm untuk panjang gelombang 1550 nm. Besarnya koefisien ini bukan merupakan nilai yang mutlak, karena juga harus mempertimbangkan proses pabrikasi, desain komposisi serat, dan desain kabel. Untuk itu terdapat range redaman yang masih diijinkan yaitu 0.3 - 0.4 dBkm untuk panjang gelombang 1310 nm dan 0.17 - 0.25 dBkm untuk panjang gelombang 1550 nm. Selain itu, koefisien redaman mungkin juga dipengaruhi spektrum panjang gelombang yang diperoleh dari hasil pengukuran pada panjang gelombang yang berbeda [2]. Redaman α sinyal atau rugi-rugi serat optik didefenisikan sebagai perbandingan antara daya output optik P out terhadap daya input optik P in sepanjang serat L. Seperti Persamaan 2.3 [8]: α = log dBkm 2.3 dimana : L = Panjang serat optik km P in = Daya input optik Watt P out = Daya output optik Watt α = Redaman dBkm Universitas Sumatera Utara 2.3.2.2 Rugi-rugi Penyambungan Splicing Loss Pada umumnya terdapat tiga masalah utama di dalam proses menyambung dua serat optik yaitu: pertama tipe serat harus saling kompatibel, kedua ujung kedua serat harus diletakkan sedekat-dekatnya dengan satu sama lainnya hingga tidak ada gap celah diantara keduanya, dan yang ketiga posisi kedua serat harus saling bersesuaian seakurat mungkin di titik persambungan [5]. Rugi-rugi yang timbul karena adanya gap antara dua serat optik yang disambung terjadi karena dimensi serat optik yang demikian kecil sehingga penyambungan menjadi tidak tepat sehingga sinar dari bahan serat optik ke serat optik lainnya tidak dapat dirambatkan seluruhnya. Tujuan ketika menghubungkan dua serat adalah untuk menggabungkan cahaya yang dibawa dalam salah satu serat ke dalam inti dari serat lainnya yang dikenal dengan sedikit mungkin loss dan dalam melakukan penyambungan serat optik maka dibutuhkan beberapa mekanisme splicing. Penyambungan menurut sifatnya dibedakan menjadi : 1. Sambungan permanen 2. Sambungan tak permanen 1. Sambungan permanen, sambungan ini juga dikenal sebagai spliced connecton dan separable connection, sambungan ini pada umumnya digunakan untuk menyambungkan dua buah serat optik. Teknik yang digunakan adalah teknik Fusion Splice. Alat untuk penyambungan tipe ini dinamakan splicer seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.9 Alat ukur splicing Penyambungan dengan menggunakan metode lebur fusion splice dilakukan dengan meleburkan ujung-ujung dari serat optik yang akan disambungkan dengan menggunakan laser. Laser ini dihasilkan oleh dua buah elektroda yang dialiri listrik sehingga melepaskan elektron. Panas yang ditimbulkan laser ini cukup tinggi sehingga dalam waktu sebentar saja dapat menyatukan kedua ujung serat optik. Penyambungan dengan metode ini dapat menghasilkan sambungan dengan loss yang sangat kecil umumnya kurang dari 0,06 dB menurut estimasi pengukuran alat tersebut.

2. Sambungan tak permanen, umumnya digunakan untuk menghubungkan serat optik

dengan perangkat agar mudah dilepas dan dipasang lagi. Untuk sambungan tipe ini menggunakan alat yang disebut konektor patchcord. Ada beberapa jenis konektor optik, diantaranya tipe FC, SC, LC, E-2000 dan lain sebagainya seperti digambarkan pada Gambar 2.9 [9][10][11]. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.10 konektor 2.3.2.3 Rugi-rugi Kopling Rugi-rugi kopling ini adalah rugi-rugi yang terjadi akibat adanya ruang kosongudara celah antara serat optik dengan sumber optik dan antara serat optik dan detektor cahaya. Rugi-rugi kopling ini terjadi karena tidak seluruh energi yang diradiasikan oleh sumber optik tidak bisa diterima oleh detektor optik dengan sempurna. Rugi-rugi kopling ini biasanya terjadi pada konektor serat optik dan sering kali diabaikan. Rugi-rugi ini dipengaruhi oleh refleksi fresnel dimana bila cahaya masuk suatu bidang tembus secara tegak lurus, akan ada sebagian kecil cahaya yang akan direfleksikan [10].

2.4 Konektor

Konektor adalah peralatan mekanik yang ditempatkan di akhir kabel serat optik, sumber cahaya, receiver, atau kerangka mesin yang berfungsi sebagi penghubung serat. Komponen ini memungkinkan data dikirimkan ke tujuan-tujuan yang berbeda dan memungkinkan pula disambungkanya perangkat-perangkat baru ke sistem yang telah ada. Konektor juga harus dapat dipasang dan dilepas dengan mudah dari peralatan. Hal ini Universitas Sumatera Utara merupakan titik kunci konektor dapat dibongkar pasang, tetapi konektor optik lebih sulit untuk dirancang dan dibuat dibandingkan dengan sambungn-sambungan splice mekanik. Syarat-syarat konektor yang baik adalah [1][2][5]: 1. Kehilangan daya cukup rendah. Konektor yang dibentuk harus menjamin dari kesalahan penyambungan dan dapat meminimumkan kesalahan secara langsung. 2. Kemampuan pengulangan. Efisiensi kopling tidak berubah jika tidak ada penyesuaian ulang. 3. Dapat diprediksi, artinya konektor memiliki efisiensi yang sama jika beberapa konektor sejenis dikombinasi. 4. Umurnya panjang. Tidak ada penurunan efisiensi dalam waktu yang lama. 5. Bahan konektor kuat terhadap tekanan. 6. Kompatibel dengan lingkungan. Penyambungan dapat dilakukan pada variasi temperatur, tekanan tinggi, getaran, kelembaban dan kotoran. 7. Mudah mendapatkannya. 8. Pemasangan mudah menggunkannya.

2.5 POP