mouse

Fisika Optik



BAB I FIBER OPTIK

A. Teori fiber optik
Fiber optik adalah suatu dielektrik waveguide yang beroperasi pada frekuensi optik atau cahaya. Fiber optik berbentuk silinder dan menyalurkan energi gelombang elektromagnetik dalam bentuk cahaya di dalam permukaannya dan mengarahkan cahaya pada sumbu axisnya. Hal-hal yang mempengaruhi transmisi dengan waveguide ditentukan oleh karakteristik bahannya, yang merupakan faktor penting dalam penyaluran suatu sinyal sepanjang fiber optik

B. Struktur Fiber Optik


Stuktur fiber optik biasanya terdiri atas 3 bagian, yaitu :
1. Bagian yang paling utama dinamakan inti (core)
Gelombang cahaya yang dikirim akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih besar dari lapisan kedua, dan terbuat dari kaca. Inti (core) mempunyai diameter yang bervariasi antara 5 – 50 m tergantung jenis serat optiknya.
2. Bagian kedua dinamakan lapisan selimut / selubung (cladding )
Bagian ini mengelilingi bagian inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibanding dengan bagian inti, dan terbuat dari kaca.
3. Bagian ketiga dinamakan jacket (coating)
Bagian ini merupakan pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik elastik.

C. Jenis-jenis Fiber Optik
Ditinjau dari profil indeks bias dan mode gelombang yang terjadi pada perambatan cahayanya, maka jenis fiber optik dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu :

(1) Multi mode step indeks

Fiber ini disebut ”Step Indeks” karena indeks bias berubah secara drastis dari skulit ke inti fiber. Pada selubung fiber mempunyai indeks bias yang lebih rendah dari pada indeks bias inti fiber, akibatnya semua sinar yang memiliki sudut datang lebih besar dari sudut kritis akan dipantulkan oleh lapisan kulit fiber.
Pada fiber optik jenis ini dapat memuat beberapa sinar dengan panjang gelombang yang berbeda sehingga dapat memuat lebih banyak sinyal informasi.
Cahaya yang merambat pada step indeks fiber tergantung pada sudut relatif dari sumbu, karena itu mode dengan pulsa yang berbeda akan datang pada ujung fiber pada waktu yang berbeda dari pelebaran pulsa dimana sinyal digital dengan bit rate terbatas akan ditransmisikan.
Fiber optik jenis ini mempunyai diameter inti sebesar 50 m dan diameter selubung sebesar 125 m. Indeks bias inti besarnya tetap/sama pada seluruh inti sebesar n1 sehingga perbedaan indeks bias antara inti dan selubungnya selalu tetap.
Profil indeks bias fiber optik jenis ini terlihat seperti gambar di bawah ini.


(2) Step indeks Single mode fibre.

Dalam single mode fiber hanya terjadi satu jenis mode perambatan berkas cahaya saja, sehingga tidak akan terjadi pelebaran pulsa di tingkat ouputnya. Karena diameternya terlalu kecil (9 m) maka akan sedikit menyulitkan dalam proses penyambungan. Disamping itu diperlukan sumber optik yang mempunyai spektrum yang sangat sempit untuk mengusahakan efisiensi kopling yang tinggi dari sumber optik ke inti fiber optik tersebut.
Karena tidak terjadi dispersi (pelebaran) pulsa maka fiber optik jenis ini akan mampu mentransmisikan informasi dengan bandwith yang besar.

(3) Grade Indeks multi mode Fiber.
Fiber ini disebut ”Grade indeks” karena terdapat perubahan dalam indeks bias, dimana besarnya indeks bias inti mengecil ke arah perbatasan inti dengan selubungnya. Dengan menurunya indeks bias inti ke arah batas inti dengan selubung menyebabkan terjadinya pembiasan pada inti sehingga perambatan berkas cahayanya akan melengkung sedangkan kecepatan propagasi antara berkas cahaya yang datang dengan sudut datang yang lebih besar akan lebih cepat dibandingkan dengan berkas cahaya yang datang dengan sudut datang yang lebih kecil.
Jadi walaupun lintasan yang ditempuh mempunyai jarak yang berlainan maka berkas-berkas cahaya yang merambat pada jenis serat optik ini akan mencapai output dalam waktu yang relatif sama sehingga pulsa dioutput hanya mengalami pelebaran pulsa (dispersi) yang lebih kecil bila dibandingkan dengan pelebaran pulsa output yang terjadi pada serat optik jenis multi mode step indeks.

Sistem komunikasi operasional pada PT PLN (Persero) P3B Jawa – Bali menggunakan jenis fiber optik Single Mode step Indeks dengan alasan sistem transmisi PLN jaraknya jauh dan juga dikarenakan kemampuan kapasitas dari single mode ini besar (bandwith lebih besar).
Ada empat macam type yang sering digunakan berdasarkan ITU-T (International telekommunication Union – Telecommunication Standardization sector) yang dahulu dikenal dengan CCITT yaitu :
1) G.652 - Standar Single Mode Fiber
2) G.653 – Dispersion-shifted single mode fiber
3) G.653 – Characteristics of cut-off shifted mode fiber cable
4) G.655 – Dispertion-shifted non zero Dispertion fiber.
Tipe fibre G.652 adalah type fiber yang sering digunakan saat ini dan semua type dari type fiber yang ada sekarang ini menyesuaikan dengan type G.652. Jaringan komunikasi PT PLN (Persero)P3B yang dalam hal ini dikelelola PT ICON+ menggunakan type jenis ini (G.652)
Saat ini Type dari jenis fiber single mode ini dapat digunakan pada STM-1 (155 Mbit/s) untuk mencakup jarak lebih dari 1280 km tanpa menggunakan repeater (Pengulang/penguat) dan pada STM 4 (622 Mbit/s) digunakan untuk jarak lebih dari 160 km dengan memakai amplifier fiber optik. Menurut ITU-T jarak yang dapat dicakup untuk STM 16 adalah sebesar 160 km, tetapi jarak tersebut hanya dapat dicapai dengan menggunakan post amplifier (penguat) optik dan pre-amplifier sedangkan untuk STM 64 jarak yang dapat dicakup adalah sebesar 40 – 80 km.