I. PENDAHULUAN
a. Latar Belakang
Pada masa era informasi ini, komunikasi data dapat dikatakan sudah menjadi kebutuhan bagi kita semua, apalagi dengan era globalisasi saat ini yang membuat seolah-olah hampir tidak mengenal batasan wilayah atau negara. Bidang informasi juga mengikuti perkembangan era globalisasi ini. Salah satu cirinya adalah dengan munculnya kecenderungan pemanfaatan satu jenis alat untuk menerima dan pengiriman berbagai jenis data. Contohnya dengan satu buah saluran telepon kita dapat mengirim atau menerima data suara (audio), (audio), data gambar (video), (video), dan data komputer dalam waktu yang relatif hampir bersamaan. Kecenderungan seperti ini semakin meningkat seiring dengan dengan semakin murahnya biaya pembelian alat-alat penunjang yang diperlukan untuk melakukan komunikasi tersebut, seperti:modem, media transmisi, komputer, dan lain-lain. Sesuai dengan tuntutan pelayanan komunikasi yang cenderung meningkat dengan cepat maka diperlukan pula media transmisi untuk melakukan komunikasi yang memadai (cepat) dan pada saat ini hanya jenis media transmisi kabel serat optik (fiber optic) optic) mampu melayani transfer data dengan kecepatan tinggi dalam waktu yang relatif singkat dan bentuk fisik yang relatif kecil dan ringan.
Sebagaimana namanya maka serat optik (fiber optic) optic) dibuat dari gelas silika dengan penampang berbentuk lingkaran atau bentuk bentu lainnya. Pembuatan serat optik (fiber optic) dilakukan optic) dilakukan dengan cara menarik bahan gelas kental-cair sehingga dapat diperoleh serabut atau serat gelas dengan penampang tertentu. Proses ini dikerjakan dalam keadaan bahan yang panas. Yang terpenting dalam pembuatan serat optik (fiber optic) adalah optic) adalah menjaga agar perbandingan relatif antara bermacam lapisan tidak berubah sebagai akibat tarikan. Proses
2
pembungkusan seperti pemberian bahan pelindung atau proses pembuatan satu ikat kabel yang terdiri atas beberapa buah hingga ratusa kabel pengerjaannya tidak berbeda dengan pembuatan kabel biasa.
Sebagai mahasiswa fisika khusunya bidang instrumentasi, pengenalan terhadap serat optik (fiber optic) sudah harus dikenalkan sejak dini, mengingat bidang instrumentasi sering berkecimpung dalam dunia transmisi data. Mau tidak mau serat optik akan menjadi pilahan guna meningkatkan kecepatan transmisi data.
b. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas dapat di rumuskan masalah sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud serat optik ? 2. Apa saja struktur dasar dari fiber optik? 3. Apa saja tipe-tipe fiber optik? 4. Bagaimana dasar sistem komunikasi serat optik? 5. Apa saja keuntungan dari sistem serat optik?
c. Tujuan Pembuatan Makalah
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut. 1. Mengetahui struktur dasar serat optik. 2. Mengetahui tipe-tipe serat optik. 3. Mengetahui dasar sistem komunikasi serat optik. 4. Mengetahui keuntungan dari sistem serat optik.
II. PEMBAHASAN
Serat optik merupakan media transmisi yang terbuat dari bahan kaca ( glass) yang berkualitas, sehingga memiliki kehandalan dan kelebihan dibandingkan media transmisi yang terbuat dari bahan logam seperti kabel tembaga, kabel coaxial dan stripline.
Sejak tahun 1970-an perkembangan jaringan dengan media serat optik semakin meningkat. Hal ini disebabkan oleh kebutuhan akan jaringan yang handal dengan bidang yang lebar dan rugi-rugi saluran yang kecil untuk menyediakan layanan-layanan video berkualitas tinggi dan pertukaran informasi dengan laju data tinggi di samping komunikasi suara
a. Tipe-tipe Serat Optik Serat optik terdiri dari tiga bagian utama yaitu core, cladding, dan coating . Core merupakan bagian utama dari serat optik karena pada core ini informasi yang berupa pulsa cahaya ditransmisikan.
Gambar.1 Struktu r ser at optik
Core dan cladding terbuat dari bahan silica, kaca, atau plastik yang berkualitas tinggi dan bebas air. Core memiliki indeks bias yang lebih besar daripada cladding (n1 > n2) hingga pada batas kritis, sehingga memungkinkan terjadinya pembiasan dalam total (total ternal reflection). Dengan demikian cahaya akan selalu merambat dalam core hingga ke ujung serat. Coating ( jacket ) berfungsi sebagai pelindung core dan cladding dari tekanan fisik
4
luar, terbuat dari bahan plastik yang sangat berkualitas. Serat optik umumnya diklasifikasikan menjadi: 1. Multimode Step Index, dengan jari-jari core 25 – 60 μm, cladding 50 – 150 μm. 2. Multimode Graded Index, dengan jari-jari core 10 – 35 μm, cladding 50 – 80 μm. 3. Monomode Step index, jari-jari core 1 – 16μm, cladding 10 – 100 μm.
Gambar 2. Kl asif ik asi serat optik
b. Dasar Sistem Komunikasi Serat Optik Gambar (3) merupakan dasar sistem komunikasi terdiri dari sebuah transmitter, sebuah recevier, dan sebuah information channel. Pada transmitter informasi dihasilkan dan mengolahnya menjadi bentuk yang sesuai untuk di kirimkan sepanjang information channel, informasi ini berjalan dari transmitter ke receiver melalui information channel ini. Information channels dapat dibagi menjadi 2 kategori: Unguided channel dan Guided channel. Atmosphere adalah sebuah contoh Unguided channel, sistem yang menggunakan atmospheric channel adalah radio, televisi dan
5
microwave relay links. Guided channels mencakup berbagai variasi struktur tranmisi konduksi, seperti two-wire line, coaxial cable, and twisted – pair.
Gambar 3. D asar Si stem K omun ik asi
Gambar (11) merupakan blok diagaram sistem komunikasi serat optik secara umum, dimana fungsi-fungsi dari setiap bagian adalah sebagai berikut:
Message Origin
Message origin bisa berupa besaran fisik non-listrik (suara atau gambar), sehingga diperlukan transduser (sensor) yang merubah message dari bentuk non-listrik ke bentuk listrik.
Contoh yang umum adalah microphone merubah gelombang suara menjadi arus listrik dan Video cameras (CCD) merubah gambar menjadi arus listrik.
Modulator dan Carrier Source
Memiliki 2 fungsi utama, pertama merubah message elektrik ke dalam bentuk yang sesuai, kedua menumpangkan sinyal ini pada gelombang yang dibangkitkan oleh carrier source.
Format modulasi dapat dibedakan menjadi modulasi analog dan digital.
Pada modulasi digital untuk menumpangkan sinyal data digital pada gelombang carrier, modulator cukup hanya meng-on kan atau mengoff kan carrier source sesuai dengan sinyal data-nya.
6
Carrier source membangkitkan gelombang cahaya dimana padanya informasi ditransmisikan, yang umum digunakan Laser Diode (LD) atau Light Emitting Diode (LED).
7
Channel Coupler
Untuk menyalurkan power gelombang cahaya yang telah termodulasi dari carrier source ke information channel (serat optik).
Merupakan bagian penting dari desain sistem komunikasi serat optik sebab kemungkinan loss yang tinggi. Information Channel (Serat Optik)
Karakteristik yang diinginkan dari serat optik adalah atenuasi yang rendah dan sudut light-acceptance-cone yang besar.
Amplifier dibutuhkan pada sambungan yang sangat panjang (ratusan atau ribuan kilometer) agar didapatkan power yang cukup pada receiver.
Repeater hanya dapat digunakan untuk sistem digital, dimana berfungsi merubah sinyal optik yang lemah ke bentuk listrik kemudian dikuatkan dan dikembalikan ke bentuk sinyal optik untuk transmisi berikutnya.
Waktu perambatan cahaya di dalam serat optik bergantung pada frekuensi cahaya dan pada lintasan yang dilalui, sinyal cahaya yang merambat di dalam serat optik memilki frekuensi berbeda-beda dalam rentang tertentu (lebar spektrum frekuensi) dan powernya terbagi-bagi sepanjang lintasan yang berbeda-berbeda, hal ini menyebabkan distorsi pada sinyal.
Pada sistem digital distorsi ini berupa pelebaran (dispersi) pulsa digital yang merambat di dalam serat optik, pelebaran ini makin bertambah dengan bertambahnya jarak yang ditempuh dan pelebaran
8
ini akan tumpang tindih dengan pulsa-pulsa yang lainnya, hal ini akan menyebabkan kesalahan pada deteksi sinyal. Adanya dispersi membatasi kecepatan informasi (pada sistem digital kecepatan informasi disebut data rate diukur dalam satuan bit per second (bps) yang dapat dikirimkan.
Pada fenomena optical soliton, efek dispersi ini diimbangi dengan efek non-linier dari serat optik sehingga pulsa sinyal dapat merambat tanpa mengalami perubahan bentuk (tidak melebar). Detector dan Amplifier
Digunakan foto-detektor (photo-diode, photo transistor dsb) yang berfungsi merubah sinyal optik yang diterima menjadi sinyal listrik. Signal Processor
Untuk transmisi analog, sinyal prosesor terdiri dari penguatan dan filtering sinyal. Filtering bertujuan untuk memaksimalkan rasio dari daya sinyal terhadap power sinyal yang tidak diinginakan. Fluktuasi acak yang ada pada sinyal yang diterima disebut sebagai noise. Bagaimana pengaruh noise ini terhadap sistem komunikasi ditentukan oleh besaran SNR (Signal to Noise Ratio), yaitu perbandingan daya sinyal dengan daya noise, biasanya dinyatakan dalam desibell (dB), makin besar SNR maka makin baik kualitas sistem komunikasi tersebut terhadap gangguan noise.
Untuk sistem digital, sinyal prosesor terdiri dari penguatan dan filtering sinyal serta rangkaian pengambil keputusan.
Rangkaian pengambil keputusan ini memutuskan apakah sebuah bilangan biner 0 atau 1 yang diterima selama slot waktu dari setiap individual bit. Karena adanya noise yang tak dapat dihilangkan maka selalu ada kemungkinan kesalahan dari proses pengambilan keputusan ini, dinyatakan dalam besaran Bit Error Rate (BER) yang nilai-nya harus kecil pada komunikasi.
Jika data yang dikirim adalah analog (misalnya suara), namun ditransmisikan melalui serat optik secara digital (pada transmitter
9
dibutuhkan Analog to Digital Converter (ADC) sebelum sinyal masuk modulator) maka dibutuhkan juga Digital to Analog Converter (DAC) pada sinyal prosesor, untuk merubah data digital menjadi analog, sebelum dikeluarkan ke output (misalnya speaker).
Gambar
Message Output
Jika output yang dihasilkan di presentasikan langsung ke manusia, yang mendengar atau melihat informasi tersebut, maka output yang masih dalam bentuk sinyal listrik harus dirubah menjadi gelombang suara atau visual image. Transduser (actuator) untuk hal ini adalah speaker untuk audio message dan tabung sinar katoda (CRT) (atau yang lainnya seperti LCD, OLED dsb) untuk vis ual image.
Pada beberapa situasi misalnya pada sistem dimana komputerkomputer atau mesin-mesin lainnya dihubungkan bersama-sama melalui sebuah sistem serat optik, maka output dalam bentuk sinyal listrik langsung dapat digunakan. Hal ini juga jika sistem serat optik
10
hanya bagian dari jaringan yang lebih besar, seperti pada sebuah fiber link antara telephone exchange atau sebuah fiber trunk line membawa sejumlah progam televisi, pada kasus ini prosesing mencakup distribusi dari sinyal listrik ke tujuan-tujuan tertentu yang diinginkan. Peralatan pada message ouput secara sederhana hanya berupa sebuah konektor elektrik dari prosesor sinyal ke sistem berikutnya.
c. Keunggulan Serat Optik
Serat optik memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan media transmisi yang lainnya, di antaranya adalah sebagai berikut : 1. Mempunyai lebar bidang (bandwidth) yang sangat lebar. 2. Ukuran serat yang sangat kecil dan murah. 3. Sinyal cahayanya tidak terpengaruh oleh medan elektrik dan medan magnetik. 4. Sinyal dalam serat tersebut terjamin keamanannya. Tidak akan terjadi percikan api karena didalam serat tidak terdapat tenaga listrik. Disamping itu, serat juga tahan terhadap gas beracun, bahan kimia, dan air sehingga mampu ditanam dalam tanah. 5. Redaman yang sangat rendah sehingga mampu digunakan untuk komunikasi jarak jauh tanpa penguat dan pengulang (repeater ).
Di samping keunggulan yang dimiliki, serat optik mempunyai beberapa kelemahan di antaranya adalah bentuk fisik serat optik yang sangat lemah, sehingga bila terjadi tekanan dari luar yang berlebihan dapat mengubah karakteristiknya.
Untuk
menghindari
redaman
yang
besar
maka
penyambungan serat harus menggunakan teknik dan ketelitian yang tinggi.
III. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini yaitu teknologi serat optik merupakan implementasi dari konsep sifat rambat cahaya pada medium optik. Teknologi serat optik ini banyak diaplikasikan pada berbagai bidang, karena selain rugi-rugi saluran yang kecil juga memiliki kecepatan tinggi dan bandwidth yang lebar. Hal ini sangat dibutuhkan untuk aplikasi - aplikasi pengiriman suara, data, gambar, serta video dengan kualitas tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Hanafiah, Ali. 2006. Teknologi Serat Optik. Jurnal Sistem Teknik Industri , No. 1 Vol 7 Januari 2006 Hal. 87-91 Nurgiyatna. 2003. Penguat Optik EDFA dalam Komunikasi Optik. Jurnal Teknik Gelagar , No. 2 Vol 14 Oktober 2003 Hal. 124-131 Setiabudy, Rudy dkk. 2006. Pengaruh Shielding Logam Kabel Serat Optik Terhadap Kuat Medan Listrik Yang Ditimbulkan Oleh Saluran Transmisi Tenaga Listrik. Jurnal Teknologi , Ed. 4 1 Tahun XX Desember 2006 Hal. 260-270 Suryati, dkk. 2008.Penyambungan Fiber Optik Menggunakan ARC Fusion FSM50S dan Pengukuran Menggunakan OTDR. Jurnal Litek , No. 2 Vol 5 September 2008 Hal. 72 - 75
