Serat optik: Perbedaan antara revisi

[[Berkas:Fibreoptic.jpg|right|thumb|200pxjmpl|Serat optik.]]

'''Serat optik''' adalah merupakan saluran [[https://www.adifree.com/2023/03/teknologi-fiber-optik-solusi-terbaik.html transmisi]] atau sejenis kabel yang terbuat dari [[kaca]] atau [[plastik]] yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal [[cahaya]] dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah [[laser]] atau [[LED]].<ref name="Agrawal">Agrawal, G.P., 2002, ''Fiber-optic communication systems'', Ed. 3, New-York: John Wiley & Sons, Inc.</ref>. Kabel ini berdiameter lebih kurang lebih 120 mikrometer. Serat optik memiliki 3 lapisan utama yang terdiri dari ''core'', ''cladding'' dan ''coating''.<ref>{{Cite web|last=Rohmah|first=Yuyun Siti|title=Pengenalan Sistem Komunikasi Serat Optik|url=https://yuyunsitirohmah.staff.telkomuniversity.ac.id/files/2015/11/07-SISTEM-KOMUNIKASI-SERAT-OPTIK.pdf|website=Blog Staff Telkom University|access-date=2023-06-30}}</ref>

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.

Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi sistem [[telekomunikasi]].<ref name="Hecht">Hecht, Jeff, 1999, ''The Story of Fiber Optics'', Ed. 4, Oxford University Press.</ref>. Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya.

Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 &nbsp;km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.

Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal. Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 &nbsp;dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapitetapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 &nbsp;dB/km.

* [[1961]] Peneliti industri Elias Snitzer dan Will Hicks mendemontrasikan sinar laser yang diarahkan melalui serat gelas yang tipis(serat optik). Inti serat gelas tersebut cukup kecil yang membuat cahaya hanya dapat melewati satu bagian saja tetapi banyak ilmuwan menyatakan bahwa serat tidak cocok untuk komunikasi karena rugi rugikerugian cahaya yang terjadi karena melewati jarak yang sangat jauh.

* [[1966]] [[Charles Kao]] dan [[George Hockham]] yang melakukan penelitian di Standard Telecommunications Laboratories Inggris mempublikasikan penelitiannya tentang kemampuan serat optik dalam mentransmisikan sinar laser yang sangat sedikit rugi-ruginyakerugiannya dengan menggunakan serat kaca yang sangat murni. Dari penemuan ini, kemudian para peneliti lebih fokus pada bagaimana cara memurnikan bahan serat kaca tersebut.

* [[1970]] Ilmuwan [[Corning]] Glass Works yaitu Donald Keck, Peter Schultz, dan Robert Maurer melaporkan penemuan serat optik yang memenuhi standar yang telah ditentukan oleh Kao dan Hockham. Gelas yang paling murni yang dibuat terdiri atas gabungan silika dalam tahap uap dan mampu mengurangi rugi-rugikerugian cahaya kurang dari 20 [[decibels]] per [[kilometer]], yang selanjutnya pada 1972, tim ini menemukan gelas dengan rugi-rugikerugian cahaya hanya 4 decibels per kilometer. Dan juga pada tahun 1970, Morton Panish dan Izuo Hayashi dari Bell Laboratories dengan tim Ioffe Physical Institute dari Leningrad, mendemontrasikan laser semikonduktor yang dapat dioperasikan pada [[temperatur ruang]]. Kedua penemuan tersebut merupakan terobosan dalam komersialisasi penggunaan fiber optik.

* [[1973]] John MacChesney dan Paul O. Connor pada Bell Laboratories mengembangkan proses [[pengendapan uap kimia]] ke bentuk ''ultratransparent glass'' yang kemudian menghasilkan serat optik yang mempunyai [[rugi-rugi]]kerugian sangat kecil dan diproduksi secara masalmassal.

[[Berkas:OF-MCVD.svg|thumbjmpl|300px|Proses pengendapan uap kimia untuk memodifikasi serat optik]]

* [[1991]] Emmanuel Desurvire dari Bell Laboratories serta David Payne dan P. J. Mears dari Universitas Southampton mendemontrasikan ''opticalpenguat amplifiers''optik yang terintegrasi dengan kabel serat optik tersebut. Dengan keuntungannya adalah dapat membawa informasi 100 kali lebih cepat dari padadaripada kabel dengan penguat elektronik (''electronic amplifier'').

Berdasarkan penggunaannya maka SKSO dibagi atas beberapa generasi yaitu :

Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya, terdiri dari :

alat encoding : mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik

transmitter : mengubah sinyal listrik menjadi sinyal gelombang, berupa LED

dengan panjang gelombang 0,87 &nbsp;mm.

serat silika : sebagai penghantar sinyal gelombang

repeater : sebagai penguat gelombang yang melemah di perjalanan

receiver : mengubah sinyal gelombang menjadi sinyal listrik, berupa fotodetektor

alat decoding : mengubah sinyal listrik menjadi output (misal suara)

Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran teras serat diperkecil agar menjadi tipe mode tunggal. Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias teras. Dengan sendirinya transmitter juga diganti dengan diode laser, panjang gelombang yang dipancarkannya 1,3 &nbsp;mm. Dengan modifikasi ini generasi kedua mampu mencapai kapasitas transmisi 100 Gb.km/s, 10 kali lipat lebih besar daripada generasi pertama.

Terjadi penyempurnaan pembuatan serat silika dan pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 &nbsp;mm. Kemurnian bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 &nbsp;mm sampai 1,6 &nbsp;mm. Penyempurnaan ini meningkatkan kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.

Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya yang dipakai bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi. Maka jarak yang dapat ditempuh, juga kapasitas transmisinya, ikut membesar. Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksi langsung. Sayang, generasi ini terhambat perkembangannya karena teknologi pirantiperanti sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal. Tetapi tidak dapat disangkal bahwa sistem koheren ini punya potensi untuk maju pesat pada masa-masa yang akan datang.

Pada generasi ini dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater pada generasi-generasi sebelumnya. Sebuah penguat optik terdiri dari sebuah diode laser InGaAsP (panjang gelombang 1,48 &nbsp;mm) dan sejumlah serat optik dengan doping erbium (Er) di terasnya. Pada saat serat ini disinari diode lasernya, atom-atom erbium di dalamnya akan tereksitasi dan membuat inversi populasi*, sehingga bila ada sinyal lemah masuk penguat dan lewat di dalam serat, atom-atom itu akan serentak mengadakan deeksitasi yang disebut emisi terangsang (stimulated emission) Einstein. Akibatnya sinyal yang sudah melemah akan diperkuat kembali oleh emisi ini dan diteruskan keluar penguat. Keunggulan penguat optik ini terhadap repeater adalah tidak terjadinya gangguan terhadap perjalanan sinyal gelombang, sinyal gelombang tidak perlu diubah jadi listrik dulu dan seterusnya seperti yang terjadi pada repeater. Dengan adanya penguat optik ini kapasitas transmisi melonjak hebat sekali. Pada awal pengembangannya hanya dicapai 400 Gb.km/s, tetapi setahun kemudian kapasitas transmisi sudah menembus harga 50 ribu Gb.km/s.

Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer memelopori sistem komunikasi soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri dari banyak komponen panjang gelombang. Komponen-komponennya memiliki panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit, dan juga bervariasi dalam intensitasnya. Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi beberapa komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa soliton merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran sekaligus (wavelength division multiplexing). Eksperimen menunjukkan bahwa soliton minimal dapat membawa 5 saluran yang masing-masing membawa informasi dengan laju 5 Gb/s. Cacah saluran dapat dibuat menjadi dua kali lipat lebih banyak jika dibunakandigunakan multiplexing polarisasi, karena setiap saluran memiliki dua polarisasi yang berbeda. Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35 ribu Gb.km/s.

Dalam penggunaan serat optik ini, terdapat beberapa keuntungan antara lain:<ref name="Keiser">Keiser, Gerard, (2000), ''Optical Fiber Communication, 3rd ed., McGraw-Hill, Singapore, ISBN 0-07-116468-5.''</ref> :

# 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.

# Biaya pemasangan dan pengoperasian yang rendah serta tingkat keamanan yang lebih tinggi.

# Ukuran kecil dan ringan, sehingga hemat pemakaian ruang.

# [[Imun]], kekebalan terhadap gangguan [[elektromagnetik]] dan gangguan [[gelombang radio]].

# Non-Penghantar, tidak ada [[tenaga listrik]] dan percikan [[api]].

# Tidak [[berkarat]].

Secara garis besar [[kabel]] serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu ''cladding''selongsong dan ''core'' inti.<ref>Marcatili, E.A.J., ''Objectives of early fibers: Evolution of fiber types'', in S.E. Miller and A.G. Chynoweth, eds., ''Optical Fiber Telecommunication'', Academic, New York, 1979.</ref>. ''Cladding''Selongsong adalah selubung dari inti (core). Cladding mempunyai indekindeks bias lebih rendah daridaripada pada ''core''inti akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari coreinti kembali kedalamke coredalam inti lagi.

[[Berkas:Singlemode fibre structure.png|thumbjmpl|Bagian-bagian serat optik jenis ''single mode'']]

Dalam aplikasinya serat optik biasanya diselubungi oleh lapisan [[resin]] yang disebut dengan ''jacket''selubung luar. Biasanya, biasanyaselubung luar 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.<ref name="Hecht" />.

Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :

1. Berdasarkan mode yang dirambatkan:<ref>[http://www.corning.com/ Corning]</ref> :

* ''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''). BahagianBagian 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 0.35dB35&nbsp;dB per kilometer), sehingga memungkinmemungkinkan kecepatan yang sangat tinggi dari jarak yang sangat jauh. Standar terbaru untuk kabel ini adalah ITU-T G.652D, dan G.657.<ref>Oliviero, Andrew, and Woodward, Bill, (2009), ''Cabling: the complete guide to copper and fiber-optic networking'', Indianapolis:Wiley Publishing, Inc., ISBN 978-0-470-47707-6.</ref>.

* ''Multi mode '' : serat optik dengan diameter coreinti yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding claddingselongsong yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidthlebar jalur dari serat optik jenis ini.

[[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:<ref>Snyder, A.W., & Love, J.D., 1983, ''Optical waveguide Theory'', New York: Chapman & Hall.</ref>:

# Penyerapan (Absorption)<br />Kehilangan cahaya yang disebabkan adanya kotoran dalam serat optik.

# Penyebaran (Scattering)

# Kehilangan radiasi (radiative losses)

Dalam standarisasinyastandardisasinya kode warna dari selubung luar (''jacket'') kabel serat optik jenis ''Patch Cord'' adalah sebagai berikut:

|OrenJingga || serat optik multi-mode

# D4: konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 &nbsp;mm pada bagian ''ferrule''-nya.

Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut: