Materi Fiber Optic, Pengertian, Jenis dan Cara Kerja

 

Materi Fiber Optic, Pengertian, Jenis dan Cara Kerja

(sumber: https://www.dataglobal.co.id/pengertian-fiber-optic/)

Pengertian Fiber Optik

Fiber optik adalah teknologi transmisi data yang menggunakan serat kaca atau plastik yang sangat tipis untuk mentransmisikan informasi dalam bentuk cahaya.  . Teknologi ini memungkinkan pengiriman data dengan kecepatan tinggi dan jarak yang jauh dibandingkan dengan kabel tembaga. Teknologi ini juga berfungsi untuk menghubungkan antar perangkat maupun pengguna dalam wilayah yang luas.

Dalam tekonologi ini, proses transfer data yang terjadi jauh lebih cepat Dibandingkan dengan teknologi kabel coaxial pada umumnya, karena, bandwidth serat optik jauh lebih besar dan mampu mencapai kecepatan gigabyte per second (Gbps).

Serat optik cenderung stabil dalam penggunaannya dan jarang sekali mengalami gangguan. Hal ini disebabkan karena kabel fiber optic tidak membawa arus listrik jadi aman dari gangguan interferensi gelombang elektromagnetik.

Struktur Fiber Optik

Sebelum mencari tahu bagaimana cara kerjanya, mari kita mengetahui strukturnya terlebih dahulu supaya lebih mudah memahaminya. Begini struktur fiber optik dari dalam ke luar serta fungsinya masing-masing.

1. Inti (core)

Bagian core (inti) terbuat dari kaca dan plastik halus dan biasanya memiliki diameter 2-50 mikrometer tergantung dari jenis serat optiknya. Fungsinya adalah sebagai media merambatnya Cahaya dari satu ujung ke ujung kabel yang lain.

2. Cladding

Cladding merupakan bagian yang menyelubungi lapisan inti (core) pada serat optik, ukurannya 5-250 mikrometer. Cladding terbuat dari bahan silikon, sehingga memiliki indeks bias berbeda agar cahaya dapat dipantulkan kembali sekaligus membuat cahaya tetap berada dalam serat optik.

Fungsi cladding tidak hanya sebagai lapisan pelindung inti serat optik saja, tetapi juga untuk melindungi gelombang cahaya. Itulah mengapa, adanya cladding membantu supaya cahaya dapat tembus kembali ke inti.

3. Buffer/coating

coating  terbuat dari bahan plastik dengan sifat elastis yang gunanya untuk melindungi serat optik dari segala gangguan fisik. Contoh gangguannya, misalnya ketika kabel fiber optic melengkung, maka masih bisa dijaga oleh si coating ini agar inti(core) tidak pecah. Lapisan ini memiliki warna yang beragam untuk memepermudah penyusunan urutan core

4. Strength member dan outer jacket

Bagian ini adalah lapisan terluar dari struktutr kabel fiber optik. Fungsinya untuk melindungi kabel serat optik dari gangguan fisik secara langsung maupun gangguan dalam bentuk lainnya.

(sumber: https://www.dataglobal.co.id/pengertian-fiber-optic/ )

Cara Kerja Fiber Optik

• Data digital dari sumber (misalnya, komputer atau server) diubah menjadi sinyal cahaya oleh pemancar (transmitter). Pemancar ini biasanya menggunakan laser atau LED untuk menghasilkan sinyal cahaya yang sesuai.

• Sinyal cahaya tersebut masuk ke inti serat optik. Inti ini dikelilingi oleh lapisan cladding dengan indeks bias lebih rendah untuk menjaga cahaya tetap di dalam inti.

• Cahaya bergerak melalui inti serat optik proses ini disebut pemantulan internal total. Cahaya dipantulkan berulang kali di sepanjang dinding inti, memungkinkan sinyal cahaya untuk berjalan jarak jauh dengan sedikit kehilangan sinyal.

• Di ujung penerima, sinyal cahaya masuk ke detektor cahaya, seperti fotodioda. Detektor ini mengubah sinyal cahaya kembali menjadi sinyal listrik atau data digital.

• Sinyal digital yang diterima kemudian diteruskan ke perangkat penerima, seperti komputer, router, atau server, di mana data dapat diproses lebih lanjut atau digunakan sesuai kebutuhan.

Jenis Kabel Fiber Optik

Multi-mode Fiber

1.      Inti Serat:

• Diameter Inti: Lebih besar, biasanya sekitar 50-62,5 mikrometer.
• Mode Serat: Memungkinkan cahaya untuk melewati berbagai mode serat (multi-mode), karena perbedaan indeks bias yang signifikan antara inti dan cladding.

2.      Sumber Cahaya:

• LED (Light Emitting Diode): Biasanya menggunakan LED sebagai sumber cahaya karena jangkauan gelombang yang lebih lebar yang diterima oleh MMF.

3.      Jarak Transmisi:

• Cocok untuk jarak transmisi yang lebih pendek, biasanya hingga beberapa ratus meter hingga beberapa kilometer tergantung pada jenis MMF yang digunakan.
• Keterbatasan jarak disebabkan oleh dispersi modal, di mana mode cahaya bergerak dalam serat dengan berbagai sudut, menyebabkan sinyal menyebar dan mereda seiring dengan jarak.

4.      Aplikasi Umum:

• Digunakan dalam jaringan lokal (LAN), data center, dan aplikasi yang membutuhkan throughput data yang tinggi dalam jarak yang relatif pendek.
• Ideal untuk aplikasi di mana biaya dan kecepatan transmisi menjadi faktor penentu utama.

Single-mode Fiber

1.      Inti Serat:

• Diameter Inti: Sangat kecil, sekitar 9 mikrometer.
• Mode Serat: Dirancang untuk mentransmisikan cahaya hanya dalam satu mode serat (single-mode), karena perbedaan indeks bias yang sangat kecil antara inti dan cladding.

2.      Sumber Cahaya:

• Laser: Menggunakan laser sebagai sumber cahaya karena kesesuaian mode yang sangat ketat yang diterima oleh SMF.

3.      Jarak Transmisi:

• Dapat mentransmisikan data dalam jarak yang jauh lebih jauh dibandingkan dengan MMF, biasanya hingga puluhan kilometer hingga ratusan kilometer tanpa memerlukan regenerasi sinyal.
• Karena hanya satu mode cahaya yang digunakan, SMF mengalami dispersi lebih rendah, yang memungkinkan transmisi jarak jauh yang lebih baik.

4.      Aplikasi Umum:

• Digunakan dalam jaringan area luas (WAN), jaringan metropolitan (MAN), dan aplikasi jarak jauh lainnya di mana kinerja jarak jauh, kecepatan, dan keandalan menjadi prioritas utama.
• Ideal untuk aplikasi di mana biaya per kapasitas bandwidth atau jarak transmisi menjadi faktor kritis.

 

Step index dan graded index

Step index dan graded index merujuk pada dua jenis profil indeks refraksi dalam serat optik, yang mempengaruhi bagaimana cahaya merambat di dalam serat tersebut.

(sumber: https://optoelektronikalinasundari.blogspot.com/2015/03/profil-step-index-dan-graded-index.html )

1.      Step Index Fiber

Karakteristik:

• Pada serat optik tipe step index, inti serat memiliki indeks bias yang konstan di seluruh bagian inti, namun berbeda dengan indeks bias cladding yang lebih rendah.
• Inti serat memiliki struktur yang mirip dengan batang kaca tunggal yang memiliki indeks bias yang berbeda dengan lapisan di sekitarnya.

Prinsip Kerja:

• Cahaya yang dipancarkan di dalam inti serat akan dipantulkan secara total di batas antara inti dan cladding karena perbedaan indeks bias yang signifikan.
• Dalam serat tipe ini, cahaya merambat dalam satu mode atau jalur tunggal, yang berarti cahaya yang sama melalui serat dengan sudut yang konsisten.

Keuntungan:

• Sederhana dalam konstruksi dan lebih mudah untuk diproduksi, membuatnya lebih murah untuk aplikasi telekomunikasi jarak pendek dan menengah.
• Cocok untuk aplikasi yang memerlukan kecepatan transmisi tinggi di jarak dekat.

Keterbatasan:

• Rentan terhadap dispersi modal, di mana cahaya yang bergerak dalam berbagai mode akan merambat dengan kecepatan yang berbeda, membatasi jarak transmisi yang efektif.

 

2.      Graded Index Fiber (Serat Indeks Tergradasi):

Karakteristik:

• Pada serat optik tipe graded index, inti serat memiliki indeks bias yang bervariasi secara bertahap dari pusat inti ke arah cladding.
• Indeks biasnya paling tinggi di pusat inti dan secara bertahap menurun menuju cladding, menciptakan gradien refraktif yang lembut.

Prinsip Kerja:

• Dengan gradien indeks, cahaya dipancarkan di dalam serat dapat bergerak melalui berbagai jalur dengan kecepatan yang lebih konsisten karena perbedaan indeks bias yang berkurang secara bertahap.
• Hal ini mengurangi dispersi modal dan memungkinkan jarak transmisi yang lebih jauh dan kinerja yang lebih baik untuk aplikasi jarak jauh.

Keuntungan:

• Mengurangi dispersi modal dan meningkatkan kapasitas bandwidth dibandingkan dengan serat tipe step index.
• Cocok untuk aplikasi jarak jauh dan sistem telekomunikasi yang membutuhkan kinerja yang stabil dan kualitas sinyal yang tinggi.

Keterbatasan:

• Konstruksi lebih kompleks dan biaya produksi lebih tinggi dibandingkan dengan serat tipe step index.
• Lebih sulit untuk dikendalikan dalam produksi, memerlukan toleransi yang ketat terhadap gradien indeks yang dihasilkan.

Kesimpulan:

·         Step Index Fiber: Inti serat memiliki indeks bias konstan dengan cladding yang lebih rendah, cocok untuk jarak pendek dengan biaya produksi yang lebih rendah.

·         Graded Index Fiber: Inti serat memiliki gradien indeks yang bervariasi secara bertahap, mengurangi dispersi modal dan meningkatkan kinerja jarak jauh dengan biaya produksi yang lebih tinggi.

 

Keuntungan Fiber Optik

1. Memiliki kecepatan tinggi
2. Jarak transmisi yang lebih jauh
3. Efisiensi penggunaan ruang
4. Lebih aman dan Bebas dari gangguan sinyal  Karena fiber optik tidak menghantarkan Listrik sehingga aman dari korslet dan interferensi gelombang elektromagnetik.
5. Kapasitas Bandwidth Tinggi
6. Ringan dan Ukuran Kecil

Kekurangan Fiber Optik

1.   1. Instalasi awal mahal.

2.   2.  Serat optik rapuh dan mudah patah.

Se3. Sensitif terhadap tikungan tajam.

4. 4  Memerlukan keahlian khusus dan peralatan khusus.

5. 5.  Penyambungan serat memerlukan presisi tinggi.

https://www.linknet.id/article/fiber-optik  

https://www.youtube.com/watch?v=4fxwPDl_JmI

https://optoelektronikalinasundari.blogspot.com/2015/03/profil-step-index-dan-graded-index.html

https://chatgpt.com/