Jenis dan Prinsip Kerja Serat Optik

 

Serat optik, fiber optik atau kabel optik adalah saluran transmisi terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan data melalui media berupa cahaya dari suatu tempat ke tempat lain dengan waktu yang sangat cepat dan data yang sangat besar (Saydam, 1997).

Fiber optik dikembangkan pada akhir tahun 1960 yang terbuat dari bahan dielektrik berbentuk seperti kaca. Di dalam fiber inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan sehingga dapat diterima di ujung unit penerima (receiver).

Perbedaan sistem komunikasi optik dengan sistem komunikasi biasa terletak pada proses pengiriman sinyalnya. Pada sistem komunikasi biasa sinyal informasi diubah menjadi sinyal listrik/elektrik, lalu dilewatkan melalui kabel tembaga. Setelah sampai di tujuan sinyal tersebut lalu diubah kembali menjadi informasi yang sama seperti yang dikirimkan. Sedangkan pada sistem komunikasi optik, informasi diubah menjadi sinyal listrik kemudian diubah lagi menjadi optik/cahaya. Sinyal tersebut kemudian dilewatkan melalui serat optik, setelah sampai di penerima, cahaya tadi diubah kembali menjadi sinyal listrik dan akhirnya diterjemahkan menjadi informasi.

Kelebihan Serat Optik 

Kelebihan serat optik dibandingkan dengan media transmisi yang lain adalah sebagai berikut (Widodo, 1995):

• Memiliki bandwidth yang sangat lebar. Dalam sistem digital dapat mencapai orde gigahertz, sehingga mampu membawa informasi yang sangat besar. 

• Ukuran sangat kecil dan murah, sehingga mudah dalam penanganan dan instalasi. 

• Isyarat cahaya tidak terpengaruh oleh derau elektris maupun medan magnetis.

• Isyarat dalam kabel serat terjamin keamanannya.

• Karena dalam serat tidak terdapat tenaga listrik, maka tidak akan terjadi ledakan maupun percikan api. Di samping itu serat tersebut tahan terhadap gas beracun, bahan-bahan kimia, dan air, sehingga cocok bila ditanam di bawah tanah. 

• Susutan sangat rendah, sehingga memperkecil jumlah sambungan dan jumlah pengulang (repeater). Yang pada gilirannya akan menurunkan biaya.

Struktur Serat Optik 

Secara umum struktur serat optik dapat dilihat pada gambar di bawah ini, dengan penjelasan sebagai berikut (Putu, 2009):

a. Core (Inti Kabel)

Core berfungsi untuk menyalurkan cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya. Core yaitu elemen pertama dari fiber optik yang merupakan konduktor sebenarnya yaitu sebuah batang silinder terbuat dari bahan dielektrik (bahan silika (SiO2), biasanya diberi dopping dengan germanium oksida (GeO2) atau fosfor penta oksida (P2O5) untuk menaikan indeks biasanya) yang tidak menghantarkan listrik. Inti memiliki diameter antara 3 – 200 µm. Ketebalan dari core merupakan hal yang penting, karena menentukan karakteristik dari kabel. Core (inti) dari serat optik terbuat dari material kristal kaca kelas tinggi dan indeks bias core besarnya sekitar 1,5.

b. Cladding (Selubung) 

Cladding berfungsi sebagai cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Cladding yaitu lapisan selimut/selubung yang dilapiskan pada core yang memiliki diameter antara 125 – 250 µm. Cladding juga terbuat dari gelas tetapi indeks bias nya lebih kecil dari indeks bias core. Hubungan antara kedua indeks dibuat kritis karena untuk memungkinkan terjadinya pemantulan total dari berkas cahaya yang merambat berada di bawah sudut kritis sewaktu dilewatkan sepanjang serat optik.

c. Coating (Pelindung) 

Coating berfungsi sebagai pelindung mekanis yang melindungi serat optik dari kerusakan dan sebagai pengkodean warna pada serat optik. Coating yaitu bagian pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik elastis (PVC) yang berfungsi untuk melindungi serat optik dari tekanan luar.

d. Streng thening (Serat Penguat) 

Streng thening serat berfungsi sebagai serat yang menguatkan bagian dalam kabel sehingga tidak mudah putus dan terbuat dari bahan serat kain sejenis benang yang sangat banyak dan memiliki ketahanan yang sangat baik.

e. Jacket Cable (Selongsong Kabel) 

Jacket kabel berfungsi sebagai pelindung keseluruhan bagian dalam kabel serat optik serta didalamnya terdapat tanda pengenal dan terbuat dari bahan PVC.

Jenis-jenis Serat Optik 

Terdapat dua jenis serat optik, yaitu sebagai berikut (Sharma dkk, 2013):

a. Singlemode Fiber (SMF) 

Serat optik singlemode memiliki core yang kecil dan memiliki hanya satu jalur cahaya. Perbedaan antara indeks bias core dan cladding sangat kecil. SMF memiliki kapasitas yang lebih besar untuk mentransmisikan informasi karena dapat mempertahankan akurasi jumlah cahaya untuk jarak tempuh yang lebih besar dan tidak menunjukkan penyebaran cahaya yang disebabkan oleh beberapa mode. Atenuasi serat SMF juga lebih rendah bila dibandingkan dengan MMF. Kekurangan dari serat jenis ini adalah diameter core yang kecil yang membuat menyambungan cahaya ke dalam core lebih sulit, pembangunan yang sulit dan biaya yang relatif mahal.

b. Multimode Fiber (MMF) 

Multimode fiber memiliki diameter core dan indeks bias relatif lebih besar daripada singlemode fiber dan memungkinkan sejumlah besar cahaya melewatinya. Ukuran core kabel multimode secara umum adalah berkisar antara 50 sampai dengan 100 mikrometer. Biasanya ukuran NA yang terdapat di dalam kabel multimode pada umumnya adalah berkisar antara 0,20 hingga 0,29. NA atau numerical aperture adalah ukuran kemampuan sebuah serat untuk menangkap cahaya, juga dipakai untuk mendefinisikan acceptance cone dari sebuah serat optik. Jenis serat optik Multimode dapat dikategorikan menjadi dua macam yaitu serat optik multimode step index dan serat optik multimode gradded index.

Prinsip Kerja Serat Optik 

Prinsip kerja serat optik digambarkan dengan penjelasan sebagai berikut (Praja dkk, 2013):

1. Sinyal awal/source yang berbentuk sinyal listrik ini pada transmitter diubah oleh tranducer electrooptic (Dioda/Laser Dioda) menjadi gelombang cahaya. 
2. Gelombang cahaya selanjutnya ditransmisikan melalui kabel serat optik menuju penerima/receiver yang terletak pada ujung lainnya dari serat optik. 
3. Pada penerima/receiver sinyal optik ini diubah oleh tranducer Optoelektronik (Photo Dioda) menjadi sinyal elektris kembali.

Dalam perjalanan sinyal optik dari transmitter menuju receiver biasanya 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.

Daftar Pustaka

• Saydam, Gouzali. 1997. Prinsip Dasar Teknologi Jaringan Telekomunikasi. Bandung: Angkasa.
• Widodo, T. S. 1995. Optoelektronika Komunikasi Serat Optik. Yogyakarta: Andi Offset. 
• Putu, Dewa. 2009. Fiber Optik Pada Jaringan Komputer. 
• Sharma, P., Arora, Pardeshi, S. dan Singh, M. 2013. Fibre Optic Communication; An overview. Certified Journal, vol. 3, no. 5, pp. 474-479. 
• Praja, Guntara Fajar, dkk. 2013. Analisis Perhitungan dan Pengukuran Transmisi Serat Optik Telkomsel Regional Jawa Tengah. Bandung: Institut Teknologi Nasional.