TUGASRUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK

I. Fiber OptikFiber optik merupakan salah satu jenis kabel media transmisi data yang

terkenal karena kecepatannya. Penggunaan kabel jenis ini masih dikategorikan jarang karena biaya perawatannya yang mahal.Tetapi perusahaan besar seperti telkom, beberapa instansi pemerintah telah menggunakan kabel ini sebagai media transmisi. fiber optik yang digunakan memiliki beberapa bagian pokok :

1. Core : dibuat dari serat kaca yang sangat bening dengan diameter 3 s.d. 10 mikrometer. Bagian ini merupakan bagian inti dari kabel fiber optik yang mentransmisikan pulsa cahaya dari receiver ke tranmitter.

2. Cladding : merupakan bagian yang membungkus core sehingga pulsa-pulsa cahaya yang akan keluar dari core terpantul ke dalam core kembali sehingga pulsa cahaya tidak hilang di perjalanan.

3. Jacket pelindung

: berfungsi sebagai pelindung core dan cladding dari gangguan luar.

Berikut gambar fiber optik yang digunakan praktikum di lab :

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 1

Berdasarkan diameter core dan cladding, kabel fiber optik dapat diklasifikasikanmenjadi 2:

Proses kerja dari kabel fiber optik yaitu pulsa cahaya ditransfer lewat core dengan cara terpantul terus-menerus oleh cladding yang bersifat tidak menyerap cahaya. Proses ini disebut total internal reflection, sehingga timbul rugi-rugi fiber optik.

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 2

Multi moodMemiliki diameter cladding lebih dari 100 mikrometer. kabel fiber optik jenis ini mentransfer sinyal dengan panjang gelombang 850-1300 nanometer.

Single moodMemiliki diameter cladding kurang dari 100 mikro meter. Dari refrensi diketahui bahwa single mood mentransfer sinyal dengan panjang gelombang 1300 - 1550 nanometer.

KlasifikasiFiber Optik

Rugi-rugi fiber optik tidak hanya karena kemurnian bahan, berikut jenis jenis rugi fiber optik :No Jenis Keterangan1. Rugi-rugi scattering disebabkan oleh karakteristik bahan atau cacatnya

susunan geometri dari bahan, misal kemurniannya yang buruk.

2. Rugi-rugi radiasi terjadi apabila kabel fiber optik membentuk suatu lilitan/melingkar/radial dengan jari-jari tertentu.

3. Rugi-rugi penyambungan

terjadi bila cahaya yang dipancarkan dari suatu serat optik tidak menerima secara keseluruhan oleh serat optik lain sebagai penerimanya.

Nilai rugi serat optik dapat dinyatakan :a = -20log(Po/Pi) desibel

keterangan :a = rugi rugi serat optik (db)Po = daya output yang diterima receiver (watt)Pi = daya input (watt)

II. Karakteristik Fiber Optik

Karakteristik fiber optik tergantung dari komposisi yang spesifik material,

bentuk dan ukuran dari fiber optik. Seperti komposisi fiber optik yang terbuat dari

gelas, diameter, indek bias fiber optik semua berhubungan langsung dengan unjuk

kerja (performance) fiber optik.

III. Rugi-rugi fiber optic

1. Rugi-Rugi Penyebaran Rayleigh

Penyebaran Rayleigh terjadi sebagai akibat tidak homogennya indeks bias

pada core serat optik. Bilamana pada core serat optik terjadi perubahan

indeks bias yang lebih pendek daripada panjang gelombang sinar yang

dirambatkan, maka akan terjadi hamburan.

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 3

2. Rugi-rugi Pembengkokan (Bending Losses)

Ada dua jenis pembengkokan yang menyebabkan rugi-rugi dalam

fiber, yaitu pembengkokan-mikro (microbending) dan pembengkokan-makro

(macrobending). Keduanya timbul karena alasan yang berbeda, dan

menimbulkan rugi-rugi dengan dua macam mekanisme yang berbeda pula.

Pembengkokan mikro adalah suatu pembengkokan mikroskopis dari inti fiber

yang disebabkan oleh laju penyusutan (contraction) thermal yang sedikit

berbeda antara bahan inti dan bahan pelapis. Pembengkokan mikro dapat

juga timbul bila fiber berulang kali digulung menjadi suatu kabel fiber majemuk

(multifiber cable), atau bila digulung pada kelos-kelos untuk memudahkan

pengangkutannya. Makin tajam belokan itu dibuat, makin banyak pula ragam

ragam yang terlepas pada belokan. Pembengkokan makro adalah

pelengkungan fiber optik. Rugi-rugi pembengkokan sebagai berikut:

Loss Pembengkokan = Loss pada kabel tidak dibengkokan – Loss pada kabel

dibengkokan.

Pada saat serat optik melengkung, medan pada sisi yang luar harus bergerak

lebih cepat untuk mengimbangi kecepatan medan di inti. Pada saat kritis

dengan jarak Xc dari pusat serat, medan harus bergerak lebih cepat guna

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 4

menghindari energi teradiasi. Banyaknya modal efektif yang masih dapat

terpandu adalah Meff yang diekspresikan pada persamaan matematis

berikut ini.

Macrobend adalah pelengkungan serat optik dengan radius yang lebih

panjang jika dibandingkan dengan radius serat optik. Redaman ini dapat

diketahui dengan menganalisa distribusi modal pada serat optik.

di mana M∞ adalah jumlah moda pada serat optik yang tidak melengkung, k =

2π/ , R adalah radius pelengkungan, α adalah profil graded index, Δ adalah

perbedaan indeks bias inti- selubung, dan a adalah radius serat optik.

Pada saat serat optik melengkung, medan pada sisi yang luar harus bergerak

lebih cepat untuk mengimbangi kecepatan medan di inti. Pada saat kritis

dengan jarak Xc dari pusat serat, medan harus bergerak lebih cepat guna

menghindari energi teradiasi.

Rugi daya pelengkungan terjadi pada saat sinar melalui serat optik yang

dilengkungkan, dimana sudut datang sinar lebih kecil dari pada sudut kritis

sehingga sinar tidak dipantulkan sempurna tapi dibiaskan.

Lengkungan yang tidak tepat ini dapat dikenali selama proses instalasi.

Secara empiris, macrobend loss dapat diekspresikan sebagai berikut.

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 5

3. Rugi-rugi Penggandengan Ragam (Mode Coupling Losses)

Daya yang sudah dilepaskan dengan baik ke dalam suatu ragam yang

merambat mungkin kemudian digandengkan ke dalam suatu ragam bocor

atau ragam radiasi pada sebuah titik yang agak jauh pada fiber. Efek

penggandengan ini dapat terjadi karena rugi-rugi ini timbul pada saat serat

optik dikopel/disambungkan dengan sumber cahaya atau photo detector.

Rugi- rugi coupling dapat diperkecil dengan penambahan lensa di depan

sumber cahaya atau pembentukan permukaan tertentu (misalnya spherical-

surface) pada sumber cahaya atau ujung fiber.

Rugi-rugi (Loss) penggandengan ragam secara umum sebagai berikut:

µ = Pin / Poutmaka

L = -10 log µDengan:

Pin = Daya yang dimasukkan ke dalam serat optik (Watt) Pout = Daya yang

dipancarkan oleh sumber cahaya (Watt)

µ = Efisiensi penyambungan

4. Rugi-rugi Penyambungan

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 6

Rugi-rugi penyambungan dengan fusion splice. Rugi-rugi ini ditimbulkan

sebagai akibat tidak sempurnanya kegiatan penyambungan (splice) sehingga

sinar dari serat optik yang satu tidak dapat dirambatkan seluruhnya ke dalam

serat yang lainnya. Beberapa kesalahan penyambungan yang menimbulkan

rugi-rugi:

Sambungan kedua serat optik membentuk sudut

Sumbu kedua serat optik tidak sejajar

Sumbu kedua serat optik berimpit namun masih ada celah diantaranya

Ada perbedaan ukuran antara kedua serat optik yang disambung

5. Penyerapan Bahan

Tiga mekanisme yang berbeda memberikan sumbangannya pada rugi-rugi

penyerapan (absorption losses) dalam fiber gelas. Ini adalah berturut-turut

penyerapan ultraviolet, penyerapan infra merah, dan penyerapan resonansi

ion.

IV. Rugi-Rugi Cahaya dalam Fiber Optik

Tiga macam rugi-rugi cahaya dalam fiber optik:

a. Rugi-rugi material.

b. Hamburan (Scattering)

c. Rugi-rugi lekungan (Waveguide)

Semua rugi-rugi ini tergantung dari panjang gelombang. Pemilihan panjang

gelombang yang yang tepat pada saat beroperasi dapat meminimalkan rugi-

rugi tersebut.

a. Rugi-rugi material

Penyerapan (absorption) yang disebabkan material yang berhubungan

dengan struktur molekul dari material yang nilainya relative kecil. Sebagai

contoh kaca germanium-silikon mempunyai rugi-rugi kurang dari 0,1 dB/km

dengan λ antar 0,8 dan 1,6 μm. Hal ini mendekati nol untuk λ mendekati 1,3

μm. Bisa juga disebabkan oleh impurity dari material.dapat dikurang dengan

dalam proses pembuatan bahan. Rugi-rugi terbesar disebabkan oleh ion OH.

Hal ini tidak dapat dikurangi seperti impuritas pada besi yang dapat diabaikan.

Impuritas Oh menyebabkan rugi-rugi yang berhubungan dengan dengan

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 7

panjang gelombang. Rugi-rugi paling jelas adalah 4 dB/km terjadi pada λ = 1,4

μm. Untuk konsentrasi impurity 1ppm. Gambar IV.2. Konsentrasi OH

mencapai tertinggi. Ada tiga rugi-rugi terbesar terjadi pada panjang

gelombang 0,93 μm ; 1,25 μm 1,4 μm.

Gambar IV.2 Rugi-rugi fiber pada spektrum 0,7-1,6 μm

b. Hamburan ( Scattering )

Cahaya yang terhamburkan akibat ada halangan yang diakibatkan oleh

bervariasinya kerapatan material yang menyebabkan berubahnya indek bias.

Rugi-rugi ini berhubungan dengan rugi-rugi daya. Ketika indek bias terjadi

halangan bervariasi dimana molekul dalam ukuran, rugi-rugi daya

berhubungan dengan hamburan rayleigh. Besarnya hamburan Rayleigh ini

berbanding terbalik dengan pangkat empat dari pangjang gelombang cahaya

yaitu : 1/ λ4 . Sehingga dapat disimpulkan untuk lamda kecil, hamburan

Rayleigh besar dan sebaliknya. Sebagai contoh pada panjang gelombang 1,8

μm, rugi-rugi rayleigh untuk tipe fiber gelas adalah 0,1 dB/km. Gambar IV.2

memperlihatkan efek dari rugi-rugi hamburan Rayleigh. Pada gambar IV.3

memperlihatkan hamburan yang disebabkan oleh penghalang yang besar dan

lekukan (macrobend).

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 8

Gambar IV.3. Hamburan akibat penghalang yang besar

c. Wave guide dan Mikrobending

Rugi-rugi ini disebabkan oleh bervariasi struktur menyebabkan radiasi

kesegala arah di dalam fiber optik.Gambar IV.4. memperlihatkan radiasi yang

disebabkan perubahan diameter , dimana sudut dating pada struktur daripada

sudut kritisnya, sehingga cahaya yang memantul akan meninggalkan fiber

optik ( garis benda padat).

Gambar IV.4. Radiasi yang disebabkan radiasi yang berubah.

Mikrobending yaitu pembengkokan fiber optik untuk memenuhi persyaratan

ruangan. Namun pembengkokan dapat pula terjadi secara tidak sengaja

seperti misalnya fiber optik yang mendapat tekanan cukup keras sehingga

cahaya yang merambat di dalamnya akan berbelok dari arah transmisi dan

hilang. Hal ini menyebabkan terjadinya rugi-rugi. Fenomena ini dapat dilihat

pada gambar IV.5.

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI 9

Gambar IV.5. Rugi-rugi mikrobending

Daftar Pustaka

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI10

(http://id.scribd.com/doc/94137873/Rugi-rugi-Serat-Optik diakses pada tanggal 27 September 2013)

(http://boverskills.blogspot.com/2009/12/kabel-fiber-optik.html diakses pada tanggal 27 September 2013)

(http://id.wikipedia.org/wiki/Serat_optik diakses pada tanggal 27 September 2013)

RUGI-RUGI PADA FIBER OPTIK – DAHLAN BIMA SAKTI11