Keunggulan Transmisi Serat Optik

Sistem transmisi serat optik ini dibandingkan dengan teknologi transmisi yang lain mempunyai beberapa kelebihan, antara lain :

1. Redaman transmisi yang kecil.

Sistem telekomunikasi serat optik mempunyai redaman transmisi per km relatif kecil dibandingkan dengan transmisi lainnya, seperti kabel coaxial ataupun kabel PCM. Ini berarti serat optik sangat sesuai untuk dipergunakan pada telekomunikasi jarak jauh, sebab hanya membutuhkan repeater yang jumlahnya lebih sedikit.  

2. Bidang frekuensi yang lebar

Secara teoritis serat optik dapat dipergunakan dengan kecepatan yang tinggi, hingga mencapai beberapa Gigabit/detik. Dengan demikian sistem ini dapat dipergunakan untuk membawa sinyal informasi dalam jumlah yang besar hanya dalam satu buah serat optik yang halus.  

3. Ukurannya kecil dan ringan

Dengan demikian sangat memudahkan pengangkutan pemasangan di lokasi. Misalnya dapat dipasang dengan kabel lama, tanpa harus membuat lubang polongan yang baru.  

4. Tidak ada interferensi

Hal ini disebabkan sistem transmisi serat optik mempergunakan sinar/cahaya laser sebagai gelombang pembawanya. Sebagai akibatnya akan bebas dari cakap silang (cross talk) yang sering terjadi pada kabel biasa. Atau dengan perkataan lain kualitas transmisi atau telekomunikasi yang dihasilkan lebih baik dibandingkan transmisi dengan kabel. Dengan tidak terjadinya interferensi akan memungkinkan kabel serat optik dipasang pada jaringan tenaga listrik tegangan tinggi (high voltage) tanpa khawatir adanya gangguan yang disebabkan oleh tegangan tinggi.  

5. Kelebihan lain, antara lain

Adanya isolasi antara pengirim (transmitter) dan penerimanya (receiver), tidak ada ground loop serta tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya serat optik. Dengan demikian sangat aman dipasang di tempat-tempat yang mudah terbakar. Seperti pada industri minyak, kimia, dan sebagainya.
 
 

	Kabel Coaxial	Kabel Serat Optik
Delay	0.005 ms/km	0.048 ms/km
Keamanan	- aman dari penyadapan - tidak dapat di jamming	- aman dari penyadapan - tidak dapat di jamming
Penambahan kanal Kapasitas kanal Transmisi TV Broadcast Transmisi data Umur sistem MTBF	memasang kabel baru sedang-besar baik, tidak ekonomis tidak dapat baik, tidak praktis lebih dari 25 tahun ± 10 tahun	memasang kabel baru sedang-besar sekali baik dan ekonomis tidak dapat baiksekali lebih dari 25 tahun ± 10 tahun

Prinsip Kerja Transmisi pada Serat Optik

Berlainan dengan telekomunikasi yang mempergunakan gelombang elektromagnet maka pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal informasi. Pertama-tama microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat penerima (receiver) yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang cahaya ini dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi menjadi gelombang cahaya pada transmitter dan kemudian merubahnya kembali menjadi sinyal listrik pada receiver. Pada receiver sinyal listrik dapat dirubah kembali menjadi gelombang suara.

Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau kebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengan nama komponen optoelectronic pada setiap ujung serat optik.

Dalam perjalanannya dari transmitter menuju ke receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya (sambungan). Karena itu bila jarak ini terlalu jauh akan diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman.

fiber optik

Teori Perambatan Gelombang
Pemantulan Sempurna (Total Internal Reflection)

Serat Optik bisa juga disebut serat kaca yang memang terbuat dari kaca. Serat kaca ini merupakan serat yang dibuat secara khusus dengan proses yang cukup rumit yang kemudian dapat digunakan untuk melewati data yang akan dikirim atau diterima.
Jadi Serat Optik adalah kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.

Jika dibandingkan dengan Kabel Tembaga keunggulan serat optik lebih besar. Serat optik membawa sistem informasi dalam bentuk sinyal cahaya, daya listrik yang dibutuhkan relatif tidak terlalu besar. Sinyal cahaya yang relatif lebih kebal terhadap gangguan dari luar tidak perlu ditransmisikan dengan daya listrik yang tinggi seperti yang terjadi pada media komunikasi kabel tembaga. Hanya butuh daya yang rendah saja, maka sinyal informasi bisa tiba di tujuan dengan cepat. Kemudian media serat optik ini tidak digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal listrik, maka bisa dipastikan didalam jalur komunikasi ini tidak akan tersengat listrik sekecil apapun. Dengan demikian, media ini tidak akan mengalami kepanasan dan penipisan akibat tegangan listrik yang lewat di dalamnya. Ini menandakan media serat optik akan jauh lebih berumur panjang dibandingkan kabel tembaga biasa (No Name, 1999).

Konfigurasi Dasar Sistem Komunikasi Fiber Optik

Sistem Komunikasi Fiber optik terdiri dari 3 komponen utama yaitu:

a. Transmitter berupa Laser Diode ( LD ) dan Light Emmiting Diode (LED)

b. Media transmisi berupa fiber optik

c. Receiver yang merupakan detektor penerima

2.2.1. Transmitter

Transmitter terdiri dari 2 bagian yaitu :

a. Rangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi sinyal digital menjadi sinyal analog, selanjutnya data tersebut ditumpangkan kedalam sinyal gelombang optik yang telah termodulasi.

b. Sumber gelombang optik berupa sinar Laser Diode (LD) dan LED ( light emmiting diode ) yang pemakaiannya disesuaikan dengan sistem komunikasi yang diperlukan. Laser Diode dapat digunakan untuk sistem komunikasi optik yang sangat jauh seperti Sistem Komunikasi Kabel Laut (SKKL) dan Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO), karena laser LD mempunyai karakteristik yang handal yaitu dapat memancarkan daya dengan intensitas yang tinggi, stabil, hampir monokromatis, terfokus, dan merambat dengan kecepatan sangat tinggi, sehingga dapat menempuh jarak sangat jauh. LED digunakan untuk sistem komunikasi jarak sedang dan dekat agar sistem dapat ekonomis dan efektif karena LED lebih mudah pembuatanya, sehingga harganyapun lebih murah.

2.2.2. Media Transmisi Serat Optik

Fungsinya untuk menyalurkan informasi (suara, gambar, data) antar titik yang terdapat pada jaringan telekomunikasi.

Receiver

Receiver atau bagian penerima terdiri dari 2 bagian yaitu detektor penerima dan rangakaian elektrik

a. Detektor penerima berfungsi untuk mengkap cahaya yang berupa gelombang optik pembawa informasi, dapat berupa PIN diode atau APD (Avalance Photo Diode) pemilihannya tergantung keperluan sistem komunikasinya.

b. Rangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi cahaya pembawa informasi terhadap data informasi terhadap data informasi yang dibawa dengan melakukan regenerasi timing, regenerasi pulse serta konversi sinyal elektrik ke dalam interface V.28 yang berupa sinyal digital dan sebaliknya.

Atenuasi (Loss)

Atenuasi adalah besaran pelemahan energi sinyal informasi dari fiber optik yang dinyatakan dalam dB dan disebabkan oleh 3 faktor utama yaitu absorpsi, hamburan (scattering) dan mikro-bending. Gelas yang merupakan bahan pembuat fiber optik biasanya terbentuk dari silicon-dioksida (SiO2). Atenuasi menyebabkan pelemahan energi sehingga amplitudo gelombang yang sampai pada penerima menjadi lebih kecil dari pada amplitudo yang dikirimkan oleh pemancar. Cahaya yang sedang merambat dalam sebuah serat optik teratenuasi seperti: kehilangan energi. Kehilangan ini harusnya dijaga seminimal mungkin sehingga untuk jarak yang sangat jauh dapat dicapai tanpa menggunakan instrumen tambahan. Atenuasi dari serat optik merupakan parameter yang penting dalam merancang jaringan komunikasi kabel. Hal ini terutama disebabkan proses fisika seperti absorbsi dan scattering/hamburan.

Besarnya kehilangan cahaya (energi) tergantung kepada hal-hal lain yang merupakan fungsi dari panjang gelombang cahaya tersebut. Oleh karena itu sangat penting untuk mengukur atenuasi dari serat optik secara spektrum seperti fungsi dari panjang gelombang untuk mendapatkan panjang gelombang dengan atenuasi lemah yang cocok untuk aplikasi komunikasi optik.

Sementara itu proses absorbsi hanya terjadi pada panjang gelombang tertentu yang disebut sebagai pita absorbsi (misalkan: absorbsi OH pada panjang gelombang 1390 nm). Kehilangan cahaya karena hamburan terjadi pada semua panjang gelombang karena hamburan pada serat optik merupakan hasil dari fluktuasi (homogen) densitas dengan dimensi lebih kecil dari panjang gelombang cahaya, hukum Scattering Rayleigh dapat digunakan untuk mendiskripsikan proses ini. Dapat dikatakan kenaikan panjang gelombang akan menyebabkan pelemahan hamburan/scattering loss (λ) menurun. Misalkan: pada panjang gelombang 1300 nm scattering loss hanya mencapai 18% nya saja, pada panjang gelombang 850 dan 1550 nm scattering lossnya hanya 9% saja (John et al, 1987).

Pengoperasian kabel serat optik pada panjang gelombang ini oleh karenanya merupakan sebuah keuntungan. Jika perambatan cahayanya itu seperti aliran tunak maka dapat dilihat bahwa daya dari pandu cahaya itu akan turun secara eksponensial dengan perkalian L:

P(L) = P(0) 10^αL/10

αL = 10 log P(0)/P(L);

dimana: α koefisien atenuasi dlm dB/km

L panjang serat optik dlm km

Faktor-faktor yang menyebabkan Atenuasi (Loss) adalah:

a. Absorpsi.

Absorpsi merupakan sifat alami suatu gelas. Pada daerah-daerah tertentu gelas dapat mengabsorpsi sebagian besar cahaya seperti pada daerah ultraviolet contohnya inframerah. Spektrum gelombang Elektromagnetik dimulai dari frekuensi rendah sampai frekuensi tertinggi, dimana letak range frekuensi spektrum infra merah yang dapat ditransminsi (bandwith).

a. Hamburan Rayleigh

Seberkas cahaya yang melalui suatu gelas dengan variasi indeks bias disepanjang gelas tadi, sebagian energinya akan hilang dihamburkan oleh benda benda kecil yang ada di dalam gelas. Hamburan yang disebabkan oleh tumbukan cahaya dengan partikel tersebut dinamakan hamburan Rayleigh.

Gambar  Setting peralatan untuk menentukan besarnya intensitas cahaya.

            Sebuah perangkat monokromator memilih sebuah panjang gelombang partikuler. Sampel yang dipakai dapat diletakkan pada cuvette. Cahaya dari lampu akan melewati cuvette dan mengenai perangkat phototube. Sinyal yang dapat dideteksi oleh phototube akan dicatat oleh piranti pencatat. Dari gambar di atas dapat dilihat adanya intensitas cahaya yang berasal dari sumber cahaya (Tungsten Lamp) sebelum melewati sampel maka akan diperoleh besarnya intensitas sebesar ( I₀ ), sedangkan setelah cahaya melewati sampel diperoleh intensitas sebesar ( I ). Dalam pendekatan secara sederhana transmitansi dapat dinyatakan sebagai perbandingan intensitas radiasi seberkas cahaya sesudah melewati sebuah sampel terhadap intensitas radiasi seberkas cahaya sebelum melewati sebuah sampel. Untuk mempermudahkannya transmitansi diberi simbol T. Transmitansi biasanya disajikan dalam bentuk prosentase, untuk menentukan besar prosentasenya dapat dihitung dengan perumusan sebagai berikut : T% = I/I₀ x 100 %

II.4 Jenis Rugi-Rugi Pada Serat Optik

            Faktor yang mempengaruhi penggunaan serat optik ditentukan sebagai berikut:

II.4.1 Rugi-Rugi Dari karakteristik Fisik Serat

            Inti dari kabel serat optik menyerap sebagian dari cahaya. Hal ini dinyatakan dalam penyusutan kabel. Satuan yang digunakan untuk penyusutan optik adalah dB/Km.

• Hamburan (Scattering)

            Disebabkan oleh interaksi cahaya akibat adanya variasi densitas di dalam inti serat optik dan disebabkan oleh efek Geometris serat optik.

• Penyerapan (absorption)

            Rugi akibat serapan penyebab utamanya berasal dari adanya logam transisi

seperti Fe dan Cu. Rugi karena serapan adalah rugi transisi pokok yang berasal dari bahan untuk membuat serat optik.

II.4.2 Dispersi

            Mekanisme dispersi dalam serat menyebabkan pelebaran pulsa cahaya yang dikirim sepanjang serat. Jika diamati setiap pulsa akan lebar dan menumpuk dengan yang lainnya dan menjadikan tidak dapat dibedakan pada perangkat penerima. Dispersi juga membatasi maksimum lebar pita frekuensi. Untuk menghindari penumpukan pulsa cahaya pada hubungan sistem optik maka diprasyaratkan kecepatan bit (BR) harus lebih kecil atau paling tidak sarna dengan dua kali pelebaran dispersi pulsa, BR ≤ 1/(2π)

II.4.3 Rugi Karena Sejumlah Sambungan dan Konektor

            Dalam transmisi jarak jauh sering kali diperlukan adanya banyak sambungan serat, karena panjang pabrikasi serat 1-5 Km. Akibat sambungan tersebut menghasilkan rugi. Rugi karena sejumlah sambungan disebabkan oleh adanya kesalahan penjajaran, adanya perbedaan sumbu inti dan kulit, perbedaan diameter dan ketidaksamaan bentuk inti dari serat optik penyambung.

II.4.4 Rugi Karena Input Output Coupling (Kopling)

            Rugi karena input kopling terjadi jika daerah inti lebih kecil dari sumber pancaran, yang berkaitan dengan kemampuan serat dalam mengumpulkan cahaya.

II.5 Sumber Cahaya

            Sumber cahaya untuk serat optik bekerja sebagai pemancar cahaya yang membawa informasi. Sumber tersebut harus memenuhi beberapa persyaratan yang diperlukan. Pertama, cahaya yang dihasilkan harus bersifat monokromatis (berfrekuensi tunggal) kedua, sumber tersebut harus mempunyai keluaran cahaya yang beritensitas tinggi, sehingga mampu mengatasi rugi-rugi yang dijumpai pada transmisi sepanjang serat optik. Ketia, sumber cahaya harus mudah dimodulasi oleh isyarat informasi. Yang terakhir, sumber cahaya harus berukuran kecil, ringkas dan mudah dihubungkan dengan serat optik, sehingga tidak mengakibatkan rugi-rugi sambungan yang besar. Sumber cahaya yang biasa digubakan pada sistem komunikasi serat optic sampai saat ini ada dua macam:

1. Dioda Pernancar Cahaya (Light Emitting Diode, LED)

2. Dioda Laser Injeksi (Injection Laser Diode, ILD)

            Insensitas cahaya yang dihasilkan LED adalah rendah, sehingga biasanya hanya digunakan untuk sistem serat optik jarak pendek, misalnya pada pesawat terbang, gedung-gedung dan sebagainya. Laser dapat menghasilkan cahaya dengan intensitas tinggi dan koheren sehingga sesuai untuk digunakan pada sistem komunikasi jarak jauh.

II.6 Detektor Cahaya (Transducer)

            Transducer merupakan suatu alat yang mengubah suatu besaran fisis besaran yang lain. Secara umum besaran-besaran fisis terbagi besaran fisis optis, mekanik, termal dan listrik. Detektor cahaya mengkonversikan besaran fisis optis menjadi besaran listrik. Syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh detektor pada sistem transimis dengan serta optik adalah kepekaan yang tinggi, panjang gelombang harus sama tepat dengan yang digunakan oleh sumber cahaya, waktu anggapnya tinggi (responsitivity), efisiensi konversi sinyal listrik tinggi, handal, noise rendah.

Ada dua jenis detektor foto, yaitu:

a) Dioda PIN

            Dioda PIN bekerja atas dasar pemasangan elektron dan hole yang dibentuk oleh cahaya yang timbul. Lapisan i (intrinsik) digunakan karena mempunyai efisiensi kuantum yang lebih besar dan kapasitas sambungan yang kecil. Dioda PIN ini cocok untuk pemakaian dengan kapasitas rendah sampai dengan sedang yang beroperasi dengan kecepatan 10-1 OOMHz.

b) Dioda-Foto Avalanche (APD)

            Mempunyai efek beruntun (Avalanche) yang menerapkan bias mundur yang besar ke dalam sambungan p-n dan mengakibatkan intensitas medan dekat daerah sambungan menjadi tinggi, sehingga ektron-elektron yang sedang dipercepat lewat tersebut akan menghasilkan pasangan elektron lubang sekunder. Jumlah pembawa yang dibangkitkan sebanding dengan eksponensial intensitas medan dan menimbulkan efek beruntun. Kepekaan dan gain dari diode ini tinggi sehingga dipakai untuk sistem komunikasi dengan kapasitas sedang sampai tinggi.

II.7 Penguat Operasional (Op-Amp)

            Op-Amp adalah piranti solid state yang mampu mengindera dan memperkuat sinyal masukan baik AC maupun DC. Op-Amp yang khas terdiri dari tiga rangkaian dasar yaitu penguat differensial impedansi tinggi, penguat tegangan penguatan tinggi dan penguat keluaran impedansi rendah.

Karakteristik Op-Amp yang terpenting adalah :

• Impedansi masukan tinggi, sehingga arus masukan diabaikan.

• Penguat loop terbuka amat tinggi

• Impedansi keluaran rendah, sehingga penguat tidak terpengaruh oleh

   pembebanan.

Gambar (a) Penguat terkontrol inverting (b) penguat terkontrol non inverting

            Penguatan Op-Amp dapat dikontrol baik secara inverting maupun non inverting sebagaimana yang diperlihatkan pada gambar 2.8, dimana penguatannya ditentukan oleh besarnya Rf dan Rin. Untuk penguat terkontrol inverting penguatannya adalah memenuhi persamaan:

=

II.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam Transmisi Media Fiber

1.Attenuation (Penurunan)

            Ketika sinar melewati media fiber, akan mengalami penurunan daya akibat redaman, pembiasan dan efek lainnya. Dengan kata lain, besar kecilnya power yang di terima akan dipengaruhi oleh perbedaan besarnya daya yang dikirim dan penurunan kualitas selama proses ‘perjalanan’ sinar tersebut. Singkatnya, Attenuation adalah penurunan kualitas sinar yang dialamin ketika pengiriman sinar sampai ke penerima sinar di media fiber.

2.Dispersion (Penyebaran)

            Ketika sinar melewati media fiber, sinar tersebut akan membawa informasi data dalam jumlah yang besar melalui jarak yang jauh. Singkatnya, Dispersion adalah kemampuan pita lebar untuk membawa data yang disalurkan / dirambatkan dalam media optikal fiber.

3.Bandwidth (Jumlah Data)

            Ketika sinar merambat akan menggunakan frekuensi tertentu. Besar kecilnya frekuensi yang digunakan akan mempengaruhi besar kecilnya kapasitas informasi data yang akan dibawa.

GUGUR

Oleh : W.S. Rendra

Ia merangkak
di atas bumi yang dicintainya
Tiada kuasa lagi menegak
Telah ia lepaskan dengan gemilang
pelor terakhir dari bedilnya
Ke dada musuh yang merebut kotanya
Ia merangkak
di atas bumi yang dicintainya
Ia sudah tua
luka-luka di badannya
Bagai harimau tua
susah payah maut menjeratnya
Matanya bagai saga
menatap musuh pergi dari kotanya
Sesudah pertempuran yang gemilang itu
lima pemuda mengangkatnya
di antaranya anaknya
Ia menolak
dan tetap merangkak
menuju kota kesayangannya
Ia merangkak
di atas bumi yang dicintainya
Belumlagi selusin tindak
mautpun menghadangnya.
Ketika anaknya memegang tangannya
ia berkata :
” Yang berasal dari tanah
kembali rebah pada tanah.
Dan aku pun berasal dari tanah
tanah Ambarawa yang kucinta
Kita bukanlah anak jadah
Kerna kita punya bumi kecintaan.
Bumi yang menyusui kita
dengan mata airnya.
Bumi kita adalah tempat pautan yang sah.
Bumi kita adalah kehormatan.
Bumi kita adalah juwa dari jiwa.
Ia adalah bumi nenek moyang.
Ia adalah bumi waris yang sekarang.
Ia adalah bumi waris yang akan datang.”
Hari pun berangkat malam
Bumi berpeluh dan terbakar
Kerna api menyala di kota Ambarawa
Orang tua itu kembali berkata :
“Lihatlah, hari telah fajar !
Wahai bumi yang indah,
kita akan berpelukan buat selama-lamanya !
Nanti sekali waktu
seorang cucuku
akan menacapkan bajak
di bumi tempatku berkubur
kemudian akan ditanamnya benih
dan tumbuh dengan subur
Maka ia pun berkata :
-Alangkah gemburnya tanah di sini!”
Hari pun lengkap malam
ketika menutup matanya