Fiber Optic

Fiber optic adalah sebuah kaca murni yang panjang dan tipis serta berdiameter sebesar rambut manusia. Dalam penggunaannya beberapa fiber optik dijadikan satu dalam sebuah tempat yang dinamakan kabel optik dan digunakan untuk mengantarkan data digital yang berupa sinar dalam jarak yang sangat jauh. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.

Bagian-bagian fiber optic


Secara garis besar kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu cladding dan core.
Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar dilakukan.
Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti (core). Cladding mempunyai indeks bias lebih rendah daripada core.
Buffer Coating adalah plastik pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan.
Dalam aplikasinya serat optik biasanya diselubungi oleh lapisan resin yang disebut dengan jacket, biasanya berbahan plastik. Lapisan ini dapat menambah kekuatan untuk kabel serat optik, walaupun tidak memberikan peningkatan terhadap sifat gelombang pandu optik pada kabel tersebut. Namun lapisan resin ini dapat menyerap cahaya dan mencegah kemungkinan terjadinya kebocoran cahaya yang keluar dari selubung inti. Serta hal ini dapat juga mengurangi cakap silang (cross talk) yang mungkin terjadi.

Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :
1.Berdasarkan mode yang dirambatkan
Single mode :
Serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar 8,3 mikron), diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding selongsong (cladding). Bahagian inti serat optik single-mode terbuat dari bahan kaca silika (SiO2) dengan sejumlah kecil kaca Germania (GeO2) untuk meningkatkan indeks biasnya. Untuk mendapatkan performa yang baik pada kabel ini, biasanya untuk ukuran selongsongnya adalah sekitar 15 kali dari ukuran inti (sekitar 125 mikron). Kabel untuk jenis ini paling mahal, tetapi memiliki pelemahan (kurang dari 0.35dB per kilometer), sehingga memungkin kecepatan yang sangat tinggi dari jarak yang sangat jauh. Standar terbaru untuk kabel ini adalah ITU-T G.652D, dan G.657.
Multi mode :
Mempunyai inti yang lebih besar(berdiameter 0.0025 inch atau 62.5 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 850-1300 nanometer). Serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.
2.Berdasarkan indeks bias core :
Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.
Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan.

Pembuatan Fiber Optic
1. Making a preform glass cylinder
Proses ini disebut modified chemical vapor deposition (MCVD).
Silikon dan germanium bereaksi dengan oksigen membentuk SiO2 dan GeO2.
SiO2 dan GeO2 menyatu dan membentuk kaca.
Proses ini dilakukan secara otomatis dan membutuhkan waktu beberapa jam.



2. Drawing the fiber from the preform
Setelah proses pertama selesai preform dimasukkan kedalam fiber drawing tower.
Kemudian dipanaskan 1900-2200 derajat celcius sampai meleleh.
Lelehan tersebut jatuh melewati laser mikrometer sehingga preform membentuk benang.
Dilakukan proses coating dan UV Curing.





3. Testing the Finished Optical Fiber
Tensile strength: harus mampu menahan 100.000 lb/inch2 atau lebih.
Refractive index profile : menghitung layar untuk pemantulan optik.
Fiber geometry : diameter Core, dimensi cladding, diameter cloating adalah seragam.
Attenuation : menghitung kekuatan sinyal dari berbagai panjang gelombang dan jarak.
Information carrying capacity : bandwith
Chromatic dispersion : penyebaran berbagai panjang gelombang sinar melalui core.
Operating temperature

Cara Kerja Fiber Optic

Sinar dalam fiber optik berjalan melalui inti dengan secara memantul dari cladding, dan hal ini disebut total internal reflection, karena cladding sama sekali tidak menyerap sinar dari inti. Akan tetapi dikarenakan ketidakmurnian kaca sinyal cahaya akan terdegradasi, ketahanan sinyal tergantung pada kemurnian kaca dan panjang gelombang sinyal.

Pelemahan
Pelemahan (Attenuation) cahaya sangat penting diketahui terutama dalam merancang sistem telekomunikasi serat optik itu sendiri. Pelemahan cahaya dalam serat optik adalah adanya penurunan rata-rata daya optik pada kabel serat optik, biasanya diekspresikan dalam decibel (dB) tanpa tanda negatif. Berikut ini beberapa hal yang menyumbang kepada pelemahan cahaya pada serat optik :
1.Penyerapan (Absorption)
Kehilangan cahaya yang disebabkan adanya kotoran dalam serat optik.
2.Penyebaran (Scattering)
3.Kehilangan radiasi (radiative losses)
Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (Bit error rate). Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain mengolah data itu. Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat mencapai beberapa km, maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan waktu tersebut dinamakan BER. Dengan diketahuinya BER maka, Jumlah kesalahan pada serat optik yang sama dengan panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.

Kode warna pada kabel serat optik
Selubung luar
Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar (jacket) kabel serat optik jenis Patch Cord adalah sebagai berikut:
Warna selubung luar/jacket
Artinya
Kuning
Serat optik single-mode
Oange
Serat optik multi-mode
Aqua
Optimal laser 10 giga 50/125 mikrometer serat optik multi-mode
Abu-Abu
Kode warna serat optik multi-mode, yang tidak digunakan lagi
Biru
Kadang masih digunakan dalam model perancangan

Konektor
Pada kabel serat optik, sambungan ujung terminal atau disebut juga konektor, biasanya memiliki tipe standar seperti berikut:
1.FC (Fiber Connector): digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang dapat diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat lain, akurasinya tidak akan mudah berubah.
2.SC (Subsciber Connector): digunakan untuk kabel single mode, dengan sistem dicabut-pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel, dan dapat diatur secara manual serta akurasinya baik bila dipasangkan ke perangkat lain.
3.ST (Straight Tip): bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk kabel multi mode maupun single mode. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut.
4.Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan.
5.D4: konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya.
6.SMA: konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya.
7.E200
Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil:
1.LC
2.SMU
3.SC-DC
Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut:
Warna konektor
Arti
Keterangan
Biru
Physical Contact (PC), 0°
yang paling umum digunakan untuk serat optik single-mode
Hijau
Angle Polished (APC), 8°
sudah tidak digunakan lagi untuk serat optik multi-mode
Hitam
Physical Contact (PC), 0°

Abu-abu, Krem
Physical Contact (PC), 0°
serat optik multi-mode
Putih
Physical Contact (PC), 0°

Merah

penggunaan khusus


Kelebihan & Kelemahan Fiber Optic
Dalam penggunaan serat optik ini, terdapat beberapa keuntungan antara lain :
1.Lebar jalur besar dan kemampuan dalam membawa banyak data, dapat memuat kapasitas informasi yang sangat besar dengan kecepatan transmisi mencapai gigabit-per detik dan menghantarkan informasi jarak jauh tanpa pengulangan
2.Biaya pemasangan dan pengoperasiannya yang rendah serta tingkat keamanan yang lebih tinggi
3.Ukuran kecil, ringan, sehingga menghemat pemakaian ruang
4.Imun, kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik dan gangguan gelombang radio
5.Isolator, tidak menghantarkan listrik
6.Tidak berkarat
Kelemahan fiber optic :
1.Untuk segi biaya, fiber optic lebih mahal.
2.Dibutuhkan teknisi khusus baik saat penarikan kabel, penggalian, dan instalasi
3.Kabel fiber optic harus stabil dalam standar iso
4.Faktor alam (terkena pohon tumbang, kebakaran, kabel digigit tikus, dll) dan faktor manusia (pencurian, dll)
5.Untuk kesehatan, jika terkena serpihan fibernya sangat berbahaya karena berukuran mikro dapat menyebar ke saluran peredaran darah, jadi harus berhati-hati saat penyambungan
6.Jika fiber optic putus harus menggunakan alat khusus penyambungan dan mencari titik putus menggunakan alat khusus yang disebut OTDR (Optical Domain Reflectometer).