BAB 1
PENDAHULUAN
Pada 30
tahun belakangan ini, telah dikembangkan sebuah teknologi baru yang menawarkan
kecepatan data yang lebih besar sepanjang jarak yang lebih jauh dengan harga
yang lebih rendah daripada sistem kawat tembaga. Teknologi baru ini adalah
serat optik, serat optik menggunakan cahaya untuk mengirimkan informasi
(data). Cahaya yang membawa informasi
dapat dipandu melalui serat optik berdasarkan fenomena fisika yang disebut
total internal reflection (pemantulan sempurna). Secara tinjauan cahaya sebagai
gelombang elektromagnetik, informasi dibawa sebagai kumpulan
gelombang-gelombang elektro-magnetik terpandu yang disebut mode. Serat optik
terbagi menjadi 2 tipe yaitu single mode dan multi mode. Secara umum sistem
komunikasi serat optik terdiri dari:
transmitter, serat optik sebagai saluran informasi dan receiver. Pada
transmitter terdapat modulator, carrier source dan channel coupler, pada
saluran informasi serat optik terdapat repeater dan sambungan sedangkan pada
receiver terdapat photo detector, amplifier dan data processing. Sebagai sumber
cahaya untuk sistem komunikasi serat optik digunakan LED atau Laser Diode
(LD).
BAB II
KAJIAN
PUSTAKA
A. Sejarah Perkembangan Serat Optik
Pada tahun
1880 Alexander Graham Bell menciptakan sebuah system komunikasi cahaya yang disebut
photo-phone dengan menggunakan cahaya matahari yang dipantulkan dari sebuah
cermin suara-termodulasi tipis untuk membawa percakapan, pada penerima
cahaya matahari termodulasi mengenai sebuah foto-kondukting sel-selenium, yang
merubahnya menjadi arus listrik, sebuah penerima telepon melengkapi sistem.
Photophone tidak pernah mencapai sukses komersial, walaupun sistem tersebut
bekerja cukup baik.
Penerobosan besar yang membawa pada teknologi komunikasi serat
optik dengan kapasitas tinggi adalah penemuan Laser pada tahun 1960, namun pada
tahun tersebut kunci utama di dalam sistem serat praktis belum ditemukan yaitu
serat yang efisien. Baru pada tahun 1970 serat dengan loss yang rendah
dikembangkan dan komunikasi serat optik menjadi praktis (Serat optik yang
digunaka berbentu silinder seperti kawat pada umumnya, terdiri dari inti serat
(core) yang dibungkus oleh kulit (cladding) dan keduanya dilindungi oleh jaket
pelindung (buffer coating). Ini terjadi hanya 100 tahun setelah John Tyndall,
seorang fisikawan Inggris, mendemonstrasikan kepada Royal Society bahwa cahaya
dapat dipandu sepanjang kurva aliran air. Dipandunya cahaya oleh sebuah serat
optik dan oleh aliran air adalah peristiwa dari fenomena yang Sama yaitu total
internal reflection.
Teknologi serat optik selalu berhadapan dengan masalah bagaimana
caranya agar lebih banyak informasi yang dapat dibawa, lebih cepat dan lebih
jauh penyampaiannya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya. Informasi
yang dibawa berupa sinyal digital, digunakan besaran kapasitas transmisi diukur
dalam 1 Gb.km/s yang artinya 1 milyar bit dapat disampaikan tiap detik melalui
jarak 1 km. Berikut adalah beberapa tahap sejarah perkembangan teknologi serat
optik:
1.
Generasi Petama ( mulai tahun 1970) (system masih sederhana dan
menjadi dasar system selanjutnya)
a.
Encoding: Mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik.
b.
Transmitter: Mengubah sinyal listrik
menjadi gelombang cahaya termodulasi, berupa LED dengan panjang gelombang 0, 87
µm.
c.
Serat
Silika: Sebagai pengantar gelombang cahaya.
d.
Repeater: Sebagai penguat gelombang cahaya yang melemah di jalan
e.
Receiver: Mengubah gelombang cahaya termodulasi menjadi sinyal listrik,
berupa fotodetektor
f.
Decoding: Mengubah sinyal listrik menjadi ouput (missal suara)
-
Repeater bekerja dengan
merubah gelombang cahaya menjadi sinyal listrik kemudian diperkuat secara
elektronik dan diubah kembali menjadi gelombang cahaya.
-
Pada tahun 1978 dapat
mencapai kapasitas transmisi 10 Gb.km/s.
2.
Generasi Ke- Dua ( mulai tahun 1981)
a.
Untuk mengurangi efek
dispersi, ukuran inti serat diperkecil.
b.
Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya
dengan indeks bias inti.
c.
Menggunakan diode laser, panjang gelombang
yang dipancarkan 1, 3 µm.
d.
Kapasitas transmisi menjadi 100 Gb.km/s.
3.
Generasi Ke- Tiga (mulai tahun 1982)
a.
Penyempurnaan pembuatan
serat silika.
b.
Pembuatan chip diode laser
berpanjang gelombang 1, 55 µm.
c.
Kemurniaan bahan silika
ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk panjang
d.
gelombang sekitar 1,2 µm
sampai 1,6 µm
e.
Kapasitas transmisi menjadi
beberapa ratus Gb.km/s.
4.
Generasi Ke- Empat ( mulai tahun 1984)
a. Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya
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.
b. Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem
deteksi langsung (modulasi intensitas).
c. Terhambat perkembangannya karena teknologi piranti sumber dan
deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal.
5.
Generasi Ke- Lima ( mulai tahun 1989)
a.
Dikembangkan suatu penguat
optik yang menggantikan fungsi repeater pada generasi-generasi sebelumnya.
b.
Pada awal pengembangannya
kapasitas transmisi hanya dicapai 400 Gb.km/s tetapi setahun kemudian kapasitas transmisinya sudah
menembus 50.000 Gb.km/s!
6. Generasi Ke- Enam
a.
Pada tahun 1988 Linn F.
Mollenauer mempelopori sistem komunikasi optik soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri
dari banyak komponen panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit dan juga
bervariasi dalam intensitasnya.
b.
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).
c.
Eksprimen menunjukkan bahwa
soliton minimal dapat membawa 5 saluran yang masing-masing membawa informasi
dengan laju 5 Gb/s. Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35.000
Gb.km/s.
d.
Cara kerja sistem soliton
ini adalah efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang gelombangnya Sama Akan
merambat dengan laju yang berbeda di dalam suatu bahan jika intensitasnya
melebihi suatu harga batas. Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek
dispersi, sehingga soliton tidak melebar pada waktu sampai di receiver. Hal ini
sangat menguntungkan karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil
bahkan dapat diabaikan.
B. Struktur Dasar Serat
Optik
Gambar (1) di bawah merupakan struktur dasar dari sebuah serat optik yang terdiri
dari 3 bagian : core (inti),
cladding (kulit), dan coating (mantel)
atau buffer
(pelindung). Inti adalah sebuah batang
silinder terbuat dari bahan dielektrik (bahan silika (SiO), biasanya diberi
doping dengan germanium oksida (GeO2)
atau fosfor penta oksida (P2O52) untuk menaikan indeks biasnya) yang tidak
menghantarkan listrik, inti ini memiliki
jari-jari a, besarnya sekitar 8 – 200 µm dan indeks bias n1, besarnya
sekitar1,5. Inti di selubungi oleh lapisan material, disebut kulit, yang
terbuat dari bahan dielektrik (silika tanpa atau sedikit doping), kulit
memiliki jari-jari sekitar 125 – 400 µm indeks bias-nya n2, besarnya sedikit
lebih rendah dari n1.
Gambar 1. Struktur Serat Optik
Walaupun
cahaya merambat sepanjang inti serat tanpa lapisan material kulit, namun kulit
memiliki
beberapa fungsi:
-
Mengurangi cahaya yang loss dari inti ke udara sekitar.
-
Mengurangi loss hamburan pada permukaan inti.
-
Melindungi serat dari kontaminasi penyerapan permukaan.
-
Menambah kekuatan mekanis.
Jika perbedaan indeks bias inti dan kulit dibuat drastis disebut
serat optik Step Indeks (SI), selisih antara indek bias kulit dan inti
disimbolkan dengan ∆ dimana:
Sedangkan jika perbedaan indek bias inti dan kulit dibuat secara
perlahan-lahan disebut Graded Indeks (GI), bagaimana
turunnya indeks bias dari inti ke kulit ditentukan oleh indeks profile, a.
 |
Gambar 2. Indeks Bias Inti dan
Kulit
Untuk
pelindungan tambahan, kulit dibungkus oleh lapisan tambahan (terbuat dari
plastik jenis tertentu) yaitu mantel atau buffer untuk melindungi serat optik
dari kerusakan fisik. Buffer bersifat elastis, mencegah abrasi dan mencegah
loss hamburan akibat microbends.
C.
Karakteristik
Keuntungan dan Kelemahan Media Transmisi Fiber Optik
Serat optik merupakan salah
satu media transmisi komunikasi optic yang cukup handal. Sesudah tahun 1970,
ketika mulai terdapat serat optic dengan susutan yang lebih kecil dari 20
dB/km, perkembangannya semakin dipacu. Dengan bahan-bahan dasar yang semakin
murni dan teknik pembuatan yang semakin teliti, koefisian susutan dapat
mencapai kurang dari 5 dB/km.
Serat optik mempunyai beberapa
kelebihan dibandingkan dengan media transmisi yang lain, antara lain sebagai berikut:
a.
Mempunyai lebar bidang (bandwidth)
yang sangat lebar.
Dalam sistem digital dapat mentransmisikan
sinyal digital dengan kecepatan data yang sangat tinggi (dari orde Mbit/s
sampai dengan Gbit/s), sehingga mampu membawa informasi yang sangat besar.
b.
Rugi transmisi (transmission
loss) yang rendah.
Sifat ini dapat memperkecil jumlah
sambungan dan jumlah pengulang (repeater) yang pada gilirannya akan
mengurangi kerumitan dan biaya sistem.
c.
Ukuran sangat kecil dan
sangat ringan.
Serat optik memiliki diameter sangat
kecil sehingga mudah dalam penanganan dan instalasi.
d.
Kebal terhadap interferensi.
Serat optik terbebas dari derau (noise)
elektrik maupun medan magnetic karena menyediakan pemandu gelombang (waveguide)
yang kebal terhadap interferensi elektromagnetik (Electromagnetic
Interference, EMI), menjamin terbebas dari efek pulsa elektromagnetik
(Electromagnetic Pulse, EMP), dan interferensi frekuensi radio (Radiofrequency
Interference, RFI).
e.
Terisolasi dari efek
elektrik.
Serat optik terbuat dari kaca silika
atau polimer plastik yang bersifat sebagai bahan isolator (insulator)
sehingga tidak terdapat tenaga listrik maka tidak akan terjadi ledakan maupun
percikan api.
f.
Keamanan isyarat
terlindungi.
Isyarat optik diikat atau ditahan secara
baik dalam pemandu gelombang dengan keluaran cahaya yang dapat diserap oleh
jaket yang tidak dapat ditembus oleh cahaya di sekitar serat sehingga tidak
dapat disadap.
g.
Harganya dapat lebih murah
di masa yang akan datang.
Banyaknya bahan material pembuat serat optik di muka bumi (gelas
silika atau dioksida silikon) sehingga harganya di masa datang dapat lebih murah.
Selain
itu, serat optik juga memiliki beberapa kelemahan antara lain:
v Sukar membuat terminal pada kabel serat.
v tidak seperti pada kawat logam, penyambungan serat harus
menggunakan teknik serta
ketelitian yang tinggi,
v Serat optik tidak dapat menyalurkan energi elektrik, pengulang
harus dicatu secara lokal atau dicatu secara remote menggunakan kabel
elekrik terpisah.
v Intensitas energi cahaya yang dipancarkan oleh pemancar optik
dapat merusak retina mata
secara permanen jika pada saat instalasi
tidak dilakukan hati-hati.
D. Perambatan Cahaya Di Dalam Serat Optik
Konsep perambatan cahaya di dalam serat optik, dapat ditinjau
dengan dua pendekatan/teori yaitu
optik geometrik dimana cahaya dipandang sebagai sinar yang memenuhi hukum-hukum
geometrik cahaya (pemantulan dan pembiasan) dan optik
fisis dimana cahaya dipandang sebagai gelombang
elektro-magnetik (teori mode).
Ø Tinjauan Optik Geometrik
·
Memberikan gambaran yang
jelas dari perambatan cahaya sepanjang serat optik.
·
Dua tipe sinar dapat
merambat sepanjang serat optik yaitu sinar meridian dimana sinar merambat memotong sumbu serat optik dan skew
ray dimana sinar merambat tidak melalui sumbu serat optik.
·
Sinar-sinar
Meridian dapat diklasifikasikan menjadi bound dan unbound rays, lihat
Sinar-sinar
Meridian dapat diklasifikasikan menjadi bound dan unbound rays, lihat
·
Pada gambar (3), serat optik
adalah jenis step indeks, dimana indeks bias, n1, lebih besar dari indek bias
kulit, n2, Unbound rays dibiaskan keluar dari inti, sedangkan bound rays akan
terus menerus dipantulkan dan merambat sepanjang inti, dianggap permukaan batas
antara inti dan kulit sempurna/ideal (namun akibat ketidaksempurnaan
ketidak-sempurnaan permukaan batas antara inti dan 4kulit maka akhirnya sinar
akan keluar dari serat). Secara umum sinar-sinar meridian (mengikuti hokum
pemantulan dan pembiasan).
·
Bound rays di dalam serat
optik disebabkan oleh pemantulan sempurna, dimana agar peristiwa ini terjadi
maka sinar yang memasuki serat harus
memotong perbatasan inti
·
kulit dengan sudut lebih
besar dari sudut kritis, θc, sehingga
sinar dapat merambat sepanjang serat.
 |
Sudut θ adalah sudut maksimum sinar yang memasuki
serat agar sinar dapat tetap merambat
sepanjang serat (dipandu), sudut ini disebut sudut tangkap (acceptance angle). Lihat gambar (5) di bawah ini:
 |
Numerical aperture (NA) adalah ukuran kemampuan sebuah serat untuk
menangkap cahaya, juga dipakai untuk mendefenisikan acceptance cone
dari sebuah serat optik.
Dengan menggunakan
hukum Snellius NA dari serat adalah:
Karena
medium dimana tempat cahaya memasuki serat umumnya adalah udara maka n
= 1 sehingga NA = sin θ. NA digunakan untuk mengukur
source-to-fiber power-coupling efficiencies,
NA yang besar menyatakan source-to-fiber power-coupling efficiencies yang
tinggi. Nilai NA biasanya sekitar 0, 20 sampai 0, 29
untuk serat gelas, serat plastic memiliki NA
yang lebih tinggi dapat melebihi 0, 5.
Ø Tinjauan Optik Fisis
·
Pendekatan cahaya sebagai
sinar hanya menerangkan bagaimana arah
dari sebuah gelombang datar merambat di dalam sebuah serat namun tidak
meninjau sifat lain dari gelombang datar yaitu interferensi, dimana gelombang
datar saling berinterferensi sepanjang perambatan, sehingga hanya tipe-tipe
gelombang datar tertentu saja yang dapat merambat sepanjang serat. Maka
diperlukan tinjauan optik fisis yaitu memandang cahaya sebagai gelombang
elektromagnetik yang disebut teori moda.
·
Teori mode selain digunakan
untuk menerangkan tipe-tipe gelombang datar yang dapat merambat sepanjang
serat, juga untuk menerangkan sifat-sifat serat optik seperti absorpsi,
attenuasi dan dispersi.
·
Mode adalah “konfigurasi
perambatan cahaya di dalam serat optik yang memberikan distribusi medan listrik
dalam transverse yang stabil (tidak berubah sepanjang perambatan cahaya dalam
arah sumbu) sehingga cahaya dapat dipandu di dalam serat optik” (Introduction
To Optical Fiber Communication, Yasuharu Suematsu, Ken – Ichi Iga). Kumpulan
gelombang-gelombang elektromagnetik yang terpandu di dalam serat optik disebut
mode-mode.
·
Teori mode memandang cahaya
sebagai sebuah gelombang datar yang dinyatakan dalam arah, amplitudo dan
panjang gelombang dari perambatannya. Gelombang datar adalah sebuah gelombang
yang permukaannya (dimana pada permukaan ini fase-nya konstan, disebut muka
gelombang) adalah bidang datar tak berhingga tegak lurus dengan arah
perambatan.
E. Tipe Tipe Fiber Optic
Berdasarkan mode penjalarannya, serat optik dibagi menjadi dua
macam, yaitu :
·
Serat optik mode tunggal
(single-mode optical fiber).
·
Serat optik mode jamak
(multimode optical fiber).
Sedangkan,
menurut susunan indeks biasnya, serat optik terdiri atas dua macam, yaitu :
·
Serat optik mode jamak
indeks undak (Step Index, SI).
·
Serat optik mode jamak
indeks berangsur (Graded Index, GRIN).
Ø Serat Optik Mode Tunggal
Serat optik mode tunggal hanya menjalarkan satu mode berkas
cahaya. Struktur serat optic mode tunggal ditunjukkan pada Gambar di bawah.
 |
Susutan total serat optik mode tunggal sangat kecil, yaitu sekitar
0,2 dB/km, sehingga serat optik ini sesuai untuk
sistem komunikasi jarak jauh dengan kapasitas yang besar. Dalam perancangan
serat optik mode tunggal, parameter cut off atau
frekuensi normalisasi V menggunakan persamaan
sebagai
berikut :
dengan
n2=n1 (1- Δ) dan Δ=n1-n2/n1
V = frekuensi cut off (tanpa satuan)
0 λ= panjang gelombang
operasi cahaya (µm)
a = jari-jari inti serat optik (µm)
Untuk Δ yang kecil, Δ^2<< 2Δ , sehingga persamaan (1)
berubah menjadi :
Untuk serat optik mode tunggal, frekuensi cut off yang
dinormalisasikan biasanya mempunyai nilai V < 2,405.
Ø Serat Optik Mode Jamak Indeks Undak (SI)
Serat optik mode jamak indeks undak terdiri dari inti (core)
dengan indeks bias n1 dan dikelilingi oleh selubung kulit (cladding) dengan
indeks bias n2 (Gambar 3). Sudut kritis θc untuk serat optik mode jamak indeks
undak, yang diberikan oleh persamaan berikut :
 |
Perubahan
indeks bias Δ merupakan nilai serat yang diberikan oleh persamaan :
Nilai ini selalu positif, karena n1 harus lebih besar daripada n2,
agar sudut kritis ada.
Khususnya,
Δ pada orde 0,01
Serat optik mode jamak
indeks undak
Karena indeks bias dari inti adalah konstan dan kecepatan dari
setiap mode adalah sama, serta jarak yang ditempuh oleh masing-masing mode
adalah berbeda, maka akan ada perbedaan waktu perambatan. Karena cahaya dari
serat yang berinti lebih besar adalah gabungan dari beberapa ratus
mode yang berbeda maka
sebuah pulsa akan melebar selama transmisi.
Ø Serat Optik Mode Jamak Indeks Berangsur (GRIN)
Serat optik mode jamak indeks berangsur mempunyai bahan inti yang
indeks biasnya berubah dengan bertambahnya jarak dari sumbu serat.
 |
Serat
optik mode jamak indeks berangsur
Perubahan indeks bias n(r)
diberikan oleh persamaan berikut :
r = a
R > a
dimana:
n1= indeks bias inti serat optik
n2= indeks bias selubung kulit serat optik
a = jari-jari inti serat
optik
a = nilai yang menunjukkan profil perubahan indeks bias
Δ = nilai yang menunjukkan skala perubahan profil
Perjalanan sinar cahaya yang melewati serat optik pada Gambar 4
menunjukkan sudut datangnya lebih besar akan lebih lama berada di daerah
dengan indeks bias rendah, yang menyebabkan
sinar cahaya yang menuju ke tepi inti merambat lebih cepat dari pada yang
merambat pada inti. Hal ini menyamakan waktu
perambatan dari berbagai mode sehingga pada saat tiba di penerima akan sefase. Keadaan ini mengurangi terjadinya
dispersi akibat adanya berbagai mode berkas
sinar cahaya.
F. Keuntungan Sistem Serat Optik
Mengapa sistem serat optik dikatakan merevolusi dunia
telekomunikiasi? Ini karena dibandingkan dengan sistem konvensional menggunakan
kabel logam (tembaga) biasa, serat optic memiliki:
·
Less expensive – Beberapa mil kabel optik dapat dibuat lebih murah dari kabel
tembaga dengan panjang yang sama.
·
Thinner – Serat optik dapat dibuat dengan diameter lebih kecil (ukuran
diameter kulit dari serat sekitar 100 µm dan total diameter ditambah dengan
jaket pelindung sekitar 1 – 2 mm) daripada kabel tembaga, dan juga karena serat
optik membawa light (cahaya) maka tentunya memiliki light weight (berat yang
ringan). Maka kabel serat optik mengambil tempat yang lebih kecil di dalam tanah.
·
Higher carrying
capacity – Karena serat optik lebih tipis dari
kabel tembaga maka kebanyakan serat optik dapat dibundel ke dalam sebuah kabel
dengan diameter tertentu maka beberapa jalur telepon dapat berada pada kabel
yang sama atau lebih banyak saluran televisi pada TV cable dapat melalui kabel.
Serat optik juga memiliki bandwidth yang besar (1 dan 100 GHz, untuk multimode
dan single-mode sepanjang 1 Km).
·
Less signal degradation – Sinyal yang loss pada serat optik lebih kecil (kurang dari 1
dB/km pada rentang panjang gelombang yang lebar) dibandingkan dengan kabel
tembaga.
·
Light signals – Tidak seperti sinyal listrik pada kabel tembaga, sinyal cahaya
dari satu serat optic tidak berinterferensi dengan sinyal cahaya pada serat
optik yang lainnya di dalam kabel yang sama, juga tidak ada interferensi
elektromagnetik. Ini berarti meningkatkan kualitas percakapan telepon atau
penerimaan TV. Juga tidak ada
·
Low Power – Karena sinyal pada serat optik mengalami loss yang rendah,
transmitter dengan daya yang rendah dapat digunakan dibandingkan dengan sistem
kabel tembaga yang membutuhkan tegangan listrik yang tinggi, hal ini jelas
dapat mengurangi biaya yang dibutuhkan.
·
Digital signals – Serat optik secara ideal cocok untuk membawa informasi digital
dimana berguna secara khsusus pada jaringan komputer.
·
Non-flammable – Karena tidak ada arus listrik yang melalui serat optik, maka
tidak ada resiko bahaya api.
·
Flexibile – Karena serat optik sangat fleksibel dan dapat mengirim dan
menerima cahaya, maka digunakan pada kebanyakan kamera digital fleksibel untuk
tujuan :
·
Medical Imaging – pada bronchoscopes, endoscopes, laparoscope, colonofiberscope
(dapat dimasukkan ke dalam tubuh manusia (misal usus) sehingga citranya dapat
dilihat langsung dari luar tubuh). ƒ
·
Mechanical imaging – memeriksa pengelasan didalam pipa dan mesin ƒ
·
Plumbing – memeriksa sewer lines
BAB
III
Dasar Sistem Komunikasi Serat Optik
Gambar (10)
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 microwave relay links. Guided
channels mencakup berbagai variasi struktur tranmisi konduksi, seperti two-wire
line, coaxial cable, and twisted–pair.
Gambar
(11) merupakan blok diagaram sistem komunikasi serat optik secara umum, dimana
fungsi-fungsi dari setiap
bagian adalah sebagai berikut:
Ø 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
Ø
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 meng-off kan carrier source sesuai
dengan sinyal data-nya.
Pada
modulasi digital untuk menumpangkan sinyal data digital pada gelombang carrier,
modulator cukup hanya meng-on kan atau meng-off kan carrier source sesuai
dengan sinyal data-nya.
-
Carrier
source membangkitkan gelombang cahaya dimana padanya informasi ditransmisikan,
yang umum digunakan Laser Diode (LD) atau Light Emitting Diode (LED).
Carrier
source membangkitkan gelombang cahaya dimana padanya informasi ditransmisikan,
yang umum digunakan Laser Diode (LD) atau Light Emitting Diode (LED). |
Ø 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.
Ø 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 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).
Ø Detector dan Amplifier
-
Digunakan foto-detektor
(photo-diode, photo transistor dsb) yang berfungsi merubah sinyal optik yang
diterima menjadi sinyal listrik.
Ø 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 nilainya
harus kecil pada komunikasi.
-
Jika data yang dikirim
adalah analog (misalnya suara), namun ditransmisikan melalui serat optik secara
digital (pada transmitter 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).
 |
Ø 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 visual image.
-
Pada beberapa situasi
misalnya pada sistem dimana komputer-komputer atau mesinmesin lainnya
dihubungkan bersama-sama melalui sebuah sistem serat optik, maka output dalam
bentuk sinyal listrik langsung dapat digunakan. Hal ini juga jika system serat
optik 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.
BAB IV
PENUTUP
a.
Saran
Kita telah meninjau dari sejarah serat optis zantara komunikasi
optis, dan kemudian memperlajari sifat-sifat fisis dan bagaimana mengatasi
kekurangan yang merugikan yang terdapat dalam serat untuk memperlancar
komunikasi optis, dan beberapa cara pengukurannya. Kemudian kita ulas sistem
komunikasi optis yang sederhana. Mudah-mudahan dalam era pengembangan system komunikasi
serat optis ini, kita di Indonesia, tidak akan tertinggal jauh dan dapat mulai
turut
berkecimpung
di dalamnya.
b.
Kritik
Pada makalah system komunikasi serat optic kali ini masih banyak
kesalahan dalam penulisan, untuk dari itu saya harap apabila makalah ini di
jadikan refrensi untuk pembahasan system komunikasi serat optic bisa lebih di
perbaiki untuk lebih lanjutnya.
c.
Kesimpulan
·
Teknologi serat optik
menawarkan kecepatan data yang lebih besar sepanjang jarak yang lebih jauh
dengan harga yang lebih rendah daripada sistem konvensional menggunakan kawat
logam (tembaga)
·
Struktur dasar dari sebuah
serat optik yang terdiri dari 3 bagian:
core (inti), cladding (kulit), dan coating (mantel) atau buffer
(pelindung). Indeks bias kulit, n2 besarnya sedikit lebih rendah dari indek
bias inti, n1.
·
Untuk menjelaskan bagaimana
cahaya merambat sepanjang serat optik digunakan dua pendekatan/teori, yaitu
pendekatan cahaya sebagai sinar (optik geometrik) dan cahaya sebagai gelombang
elektro-magnetik (optik fisis) / teori mode.
·
Pendekatan cahaya sebagai
sinar memberikan gambaran yang jelas bagaimana cahaya merambat sepanjang serat
optik, namun kurang dalam memberikan penjelasan mengenai sifat lain lain dari
cahaya seperti interferensi, dan sifat serat optik seperti absorpsi, atenuasi
dan dispersi, oleh karena itu diperlukan pendekatan cahaya sebagai gelombang/
teori mode. Berdasarkan jumlah mode yang
merambat maka serat optik terbagi menjadi dua tipe: singlemode dan multi-mode.
·
Sistem serat optik
memberikan dibandingkan dengan sistem konvensional menggunakan kabel logam
(tembaga) memiliki keuntungan dalam
hal less expensive, thinner, higher
carrying capacity, large-bandwidth, less signal degradation , ligtht signals,
low power, nonflammable, flexibile.
·
Sistem komunikasi optik
secara umum terdiri dari Transmitter (Message origin, Modulator, Carrier
Source dan Channel Coupler), Information
Channel (Serat Optik) dan Receiver
(Detector, Amplifier, Signal
Processor dan Message Output).
DAFTAR
PUSTAKA
-
Fiber Optic Communications, Joseph C. Palais
-
http://badien.wordpress.com/2008/08/16/dasar-sistem-komunikasi-serat-optik/#respond
-
http://comes.umy.ac.id/file.php/1/moddata/forum.htm
-
http://www.howstuffworks.com
-
http://www.unsri.ac.id/upload/arsip/Serat%20Optik
-
http://zethcorner.wordpress.com/2008/07/22/sistem-komunikasi-serat-fiber-optik/
Tidak ada komentar:
Posting Komentar