BAHAN SERAT OPTIC

KRONOLOGI PERKEMBANGAN SERAT OPTIC 1917 Albert Einstein memperkenalkan teori pancaran terstimulasi dimana jika ada atom dalam tingkatan energi tinggi Ide Townes pada tahun 1951 untuk mengambil manfaat dari osilasi frekuensi tinggi molekular untuk membangkitkan gelombang dengan panjang gelombang pendek pada gelombang radio 1954 Charles Townes, James Gordon, dan Herbert Zeiger dari Universitas Columbia USA, mengembangkan maser yaitu penguat gelombang mikro dng pancaran terstimulasi, dimana molekul dari gasamonia memperkuat dan menghasilkan gelombang elektromagnetik. 1958 Charles Townes dan ahli fisika Arthur Schawlow mempublikasikan penelitiannya yang menunjukan bahwa maser dapat dibuat untuk dioperasikan pada daerah infra merah dan spektrum tampak, dan menjelaskan tentang konsep laser. 1960 Laboratorium Riset Bell dan Ali Javan serta koleganya William Bennett, Jr., dan Donald Herriott menemukan sebuah pengoperasian secara berkesinambungan dari laser helium-neon

1960 Theodore Maiman, seorang fisikawan dan insinyur elektro dari Hughes Research Laboratories, menemukan sumber laser dengan menggunakan sebuah kristal batu rubi sintesis sebagai medium. 1961 Elias Snitzer dan Will Hicks mendemontrasikan sinar laser yg 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 rugi cahaya yang terjadi karena melewati jarak yang sangat jauh. 1961 Penggunaan laser yang dihasilkan dari batu Rubi untuk keperluan medis di Charles Campbell of the Institute of Ophthalmology at Columbia-Presbyterian Medical Center dan Charles Koester of the American Optical Corporation menggunakan prototipe ruby laser photocoagulator untuk menghancurkan tumor pada retina pasien 1962 General Electric, IBM, dan MIT’s Lincoln Laboratory secara simultan mengembangkan gallium arsenide laser yang mengkonversikan energi listrk secara langsung ke dalam cahaya infra merah dan perkembangan selanjutnya digunakan untuk pengembangan CD dan DVD player serta penggunaan pencetak laser

1963 Ahli fisika Herbert Kroemer mengajukan ide yaitu heterostructures, kombinasi dari lebih dari satu semikonduktor dalam layer-layer untuk mengurangi kebutuhan energi untuk laser dan membantu untuk dapat bekerja lebih efisien. Heterostructures ini nantinya akan digunakan pada telepon seluler dan peralatan elektronik lainnya. 1966 Charles Kao dan George Hockham yang melakukan penelitian di STLI (Standard Telecommunications Laboratories Inggris) mempublikasikan tentang kemampuan serat optik dalam mentransmisikan sinar laser yang sangat sedikit rugi-ruginya dengan menggunakan serat kaca yang sangat murni , kemudian para peneliti lebih fokus pada bagaimana cara memurnikan bahan serat kaca 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-rugi cahaya kurang dari 20 decibels per kilometer. 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 sebagai terobosan penggunaan fiber optik

Proses pengendapan uap kimia untuk memodifikasi serat optik 1972, tim ini menemukan gelas dengan rugi-rugi cahaya hanya 4 decibels per kilometer. 1973 John MacChesney dan Paul O. Connor pada Bell Laboratories mengem- bangkan proses pengendapan uap kimia ke bentuk ultratransparent glass yang kemudian menghasilkan serat optik yang mempunyai rugi-rugi sangat kecil dan diproduksi secara masal. Proses pengendapan uap kimia untuk memodifikasi serat optik

1975 Insinyur pada Laser Diode Labs mengembangkan Laser Semikonduktor, laser komersial pertama yang dapat dioperasikan pada suhu kamar. 1977 Perusahaan telepon memulai penggunaan serat optik yang membawa lalu lintas telepon. GTE membuka jalur antara Long Beach dan Artesia, California, yang menggunakan transmisi LED. Bell Labs mendirikan sambungan yang sama pada sistem telepon di Chicago dengan jarak 1,5 mil di bawah tanah yang menghubungkan 2 switching station. 1980 Industri serat optik benar-benar sudah berkibar, sambungan serat optik telah ada di kota kota besar di Amerika,AT&T mengumumkan akan menginstal jaringan serat optik yang menghubungkan kota kota antara Boston dan Washington D.C. 1982 kemudian MCI mengumumkan untuk melakukan hal yang sama.Raksasa-raksasa elektronik macam ITT atau STL mulai memainkan peranan dalam mendalami riset-riset serat optik. 1987 David Payne dari Universitas Southampton memperkenalkan optical amplifiers yang dikotori (dopped) oleh elemen erbium, yang mampu menaikan sinyal cahaya tanpa harus mengkonversikan terlebih dahulu ke dalam energi listrik.

1988 Kabel Translantic yang pertama menggunakan serat kaca yang sangat transparan, dan hanya memerlukan repeateruntuk setiap 40 mil. 1991 Emmanuel Desurvire dari Bell Laboratories serta David Payne dan P. J. Mears dari Universitas Southampton mendemontrasikan optical amplifiers yang terintegrasi dengan kabel serat optik tersebut. Dengan keuntungannya adalah dapat membawa informasi 100 kali lebih cepat dari pada kabel dengan penguat elektronik (electronic amplifier). 1996 TPC-5 merupakan jenis kabel serat optik yang pertama menggunakan penguat optik. Kabel ini melewati samudera pasifik mulai dari San Luis Obispo, California, ke Guam, Hawaii, dan Miyazaki, Jepang, dan kembali ke Oregon coast dan mampu untuk menangani 320,000 panggilan telepon. 1997 Serat optik menghubungkan seluruh dunia, Link Around the Globe (FLAG) menjadi jaringan kabel terpanjang di seluruh dunia yang menyediakan infrastruktur untuk generasi internet terbaru.

CARA MEMBUAT SERAT OPTIC Proses ini disebut modified chemical vapor deposition (MCVD). Silikon dan germanium bereaksi dengan oksigen membentuk SiO2 dan GeO2. SiO2 dan GeO2 menyatu dan membentuk kaca. Proses ini dilakukan secara otomatis dan membutuhkan waktu beberapa jam. Setelah proses pertama selesai preform dimasukkan kedalam fiber drawing tower. Kemudian dipanaskan 1900-2200 derajat celcius sampai meleleh. Lelehan tersebut jatuh melewati laser mikrometer sehingga preform membentuk benang, kemudian dilakukan proses coating dan UV Curing.

Proses pembungkusan satu ikat atau beberapa ikat serat optik, seperi halnya kabel biasa. Berikut “ Skema serat optik “ REFLACTED LIGHT RAY COATING CLADDING CORE n1 n2 Indek bias core (n2) lebih besar cladding (n1) INJECTION LIGHT RAY Light Emitting Diode (LED) Injection Laser Diode (ILD) REFLACTED LIGHT RAY

Inti (Core) Terbuat dari serat kaca dan terletak tepat di tengah-tengah kabel fiber optik Umumnya core ini memiliki diameter sekitar 2 μm – 50 μm (tergantung dari jenis serat optiknya), Ukuran core ini sendiri berpengaruh besar terhadap kualitas dan kemampuan dari sebuah kabel fiber optik. Fungsi core pada kabel fiber optik ini adalah sebagai tempat berlangsungnya perambatan cahaya dari satu ujung ke ujung kabel lainnya, sehingga proses pengiriman cahaya dapat dilakukan.

Jaket (Cladding) Cladding merupakan lapisan yang menyelubungi core pada kabel fiber optik yang terbuat dari kaca. Indeks bias yang dihasilkan cladding ini lebih kecil dari core, dimana hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis). Diameter cladding berkisar antara 5 μm – 250 μm serta berfungsi sebagai pelindung core sekaligus menjadi cermin yang terpancar keluar kembali ke dalam core. Buffer Coating  Mantel atau coating yang umumnya terbuat dari bahan plastik. plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan. Adapun fungsi coating pada kabel fiber optik adalah sebagai pelindung mekanis yang menjagai serat optik dari kerusakan yang dapat terjadi karena lengkungan kabel atau gangguan luar lainnya seperti kelembaban. Coating ini memiliki warna yg beragam untuk mempermudah dalam penyusunan urutan core.

Strength Member & Outer Jacket Strength Member (material penguat) dan Outer Jacket (jaket luar) merupakan lapisan terluar dari sebuah kabel fiber optik. Fungsi atau kegunaannya tentu saja sebagai pelindung yang menjaga kabel dari gangguan luar yang bisa menyebabkan kerusakan pada bagian core Gambar : Contoh fiber optic

CARA KERJA FIBER OPTIK Sebuah kabel fiber optik terbuat dari serat kaca murni, sehingga meskipun kabel mempunyai panjang sampai beratus2 meter, cahaya masih dapat dipancarkan dari ujung ke ujung lainnya. Helai serat kaca tersebut didesain sangat halus,ketebalannya kira-kira sama dengan tebal rambut manusia. Helai serat kaca dilapisi oleh 2 lapisan plastik (2 layers plastic coating) dengan melapisi serat kaca dengan plastik, akan didapatkan equivalen sebuah cermin disekitar serat kaca. Cermin ini menghasilkan total internal reflection (refleksi total pada bagian dalam serat kaca).

Untuk mengirimkan percakapan2 telepon melalui serat optik, suara analog di rubah menjadi sinyal digital. Sebuah laser transmitter pada salah satu ujung kabel on/off untuk mengirimkan setiap bit sinyal. System fiber optik modern dengan single laser bisa mentransmitkan jutaan bit/second, bisa dikatakan laser transmitter on /off jutaan kali /second. System terbaru laser transmitter dapat mentransmitkan warna2 yang berbeda untuk mengirimkan beragam sinyal digital dalam fiber optik yg sama Kabel fiber optik modern dapat membawa sinyal digital dengan jarak kurang lebih 60 mil (sekitar 100 Km). Setiap 40 – 60 mil, terdapat peralatan tambahan (equipment hut) ,berfungsi sebagai pick-up equipment yang akan menampung, menguatkan sinyal, dan kemudian meretransmitkan sinyal ke equipment selanjutnya.

FUNGSI FIBER OPTIK Mengarahkan gelombang cahaya dalam satu arah lewat proses terjadinya pembiasan cahaya, dimana fiber optic akan mengirimkan gelombang cahaya dari satu titik fisik yang lain dengan menangkap cahaya dalam kabel dan memantulkannya kembali ke dalam setiap kali ia mencoba untuk melarikan diri.  Fiber Optic akan membentuk seperti sebuah prisma dimana gelombang cahaya tidak akan dapat melarikan diri dan satu-satunya tempat untuk gelombang cahaya untuk pergi adalah pada ujung kabel fiber optik tersebut. Pada komunikasi fiber optik, sinyal yang biasanya di gunakan adalah bentuk digital, sedangkan penyaluran sinyal melalui serat optik adalah dalam bentuk pulsa cahaya. Pulsa cahaya di peroleh dari proses memodulasi sinyal informasi dalam bentuk digital, kedalam suatu komponen sumber optik. Proses ini terjadi pada arah kirim lalu pada arah terima melalui detektor optik, pulsa cahaya diubah kembali dalam bentuk sinyal digital. 

FIBER OPTIC SEBAGAI MEDIA Fiber Optic merupakan salah salah satu jenis media transfer data dalam jaringan komputer, telekomunikasi Sekilas bentuknya seperti sebuah kabel, namun berbeda dengan kabel lainnya karena media ini mentransfer data dalam bentuk cahaya Pembuatan serat optik adalah penggunaannya pada sistem komunikasi agar diperoleh sistem dengan kapasitas besar dan kecepatan tinggi untuk pengiriman bermacam informasi baik suara maupun data Sistem komunikasi kabel laut sehingga kabel serat optik dipasang di dasar samudera yang menghubungkan berbagai kota di berbagai negara. Konstruksi dari kabel serat optik yang memilki bagian pusat kabel terdapat inti kaca dan mempunyai ketebalan 8-10 mikron Tempat ini merupakan tempat cahaya akan berpropagasi, Inti dibungkus kaca yang mempunyai indeks refraksi yang lebih rendah, hal ini untuk menjaga agar cahaya tetap menjalar pada inti

JENIS FIBER OPTIK Serat Optik Multimode Step -Index Serat Optik Multimode Step-Index memiliki core besar ( 50μm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis.Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar terjadi dispersi. Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah Serat Optik Graded Index  Multimode Cahaya merambat karena difraksi yang terjadi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat. Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan berangsur -angsur turun sampai ke batas core-cladding Serat Optik Single Mode Step-Index Serat single mode mempunyai ukuran diameter core yang sangat kecil dan diameter cladding sebesar 125 μm. Cahayanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik. Serat optik Single Mode Step-Index digunakan dengan bit rate tinggi

Tabel : Perbedaan mode dari fiber optic No Single Mode Multi Mode 1 2 3 4 5 Laju Data : Tinggi Jarak Pengiriman Data : Jauh Masa Pakai : Sebentar Sensitifitas Suhu : Substansial Biaya : Mahal Laju Data : Rendah Jarak Pengiriman Data : Pendek Masa Pakai : Lama Sensitifitas Suhu : Minor Biaya : Rendah (Murah)

Warna selubung luar/jacket Kode warna pada kabel serat optik Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar (jacket) kabel serat optik jenis Patch Cord adalah sebagai berikut Warna selubung luar/jacket Artinya Kuning serat optik single-mode Oren serat optik multi-mode Aqua Optimal laser 10 giga 50/125 mikrometer serat optik multi-mode Abu-Abu Kode warna serat optik multi-mode, yang tidak digunakan lagi Biru Kadang masih digunakan dalam model perancangan

Gambar : Konstruksi Kabel Fiber Optic KONTRUKSI KABEL FIBER OPTIK Konstruksi kabel fiber optic terdiri dari : Core adalah inti dari kabel serat optik Cladding adalah selubung dari inti (core), yang mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi Buffer adalah pelindung Jacket adalah selubung yang terbuat dari Resin atau plastik a b Gambar : Konstruksi Kabel Fiber Optic a). Bagian dari kabel b), Bentuk fisis kabel

Tipe Kabel Fiber Optik Menurut Aplikasi Standar Jika diklasifikasikan menurut aplikasi standar, jenis-jenis kabel fiber optik dibedakan menjadi beberapa tipe, diantaranya : Tight Buffer (Indoor/Outdoor) Breakout Cable (Indoor/Outdoor) Aerial Cable/Self-Supporting Hybrid & Composite Cable Armored Cable Low Smoke Zero Halogen (LSZH) Simplex cable Zipcord cable

Kelebihan Kabel Jaringan Fiber Optik Kabel jaringan fiber optik dapat beroperasi dengan kecepatan yang sangat tinggi dalam membawa informasi atau data, bahkan lebih tinggi dibanding kabel jaringan Coaxial ataupun kabel Twisted Pair. Kecepatan transfer data-nya bahkan dapat mencapai 1000 mbps. Bandwith kabel jaringan fiber optik tak perlu diragukan lagi karena mampu membawa paket-paket dengan kapasitas besar (bisa tembus 1 gigabit per detik). Kabel jaringan fiber optik dapat mengirim sinyal lebih jauh dibanding kabel jaringan jenis lainnya, bahkan tanpa memerlukan perangkat penguat sinyal seperti repeater atau lainnya. Kalaupun dibutuhkan, penguat sinyal tidak perlu dipasang setiap 5 km seperti kabel-kabel jaringan lainnya, melainkan cukup dipasang setiap 20 km saja. Material yang dipakai untuk membuat kabel jaringan fiber optik memiliki keunggulan untuk dapat bertahan pada banyak gangguan seperti kelembaban udara dan cahaya (panas). lebih efisien dibanding kabel jaringan lainnya, karena biaya perawatan pun jadi kian murah.

Kekurangan Kabel Jaringan Fiber Optik Harga kabel jaringan fiber optik masih terlalu mahal, terutama jika dibandingkan dengan kabel jaringan lainnya seperti kabel UTP yang terkenal murah meriah. Dalam proses instalasi kabel jaringa fiber optik diperlukan beberapa alat khusus berupa perangkat elektronik yang untuk saat ini memang masih sangat mahal. Alhasil tidak semua orang bisa ataupun mau menggunakan kabel ini sebagai media pendukung dalam instalasi sebuah jaringan komputer. Dalam proses pengiriman sinyal, karena harus dilakukan perubahan sinyal listrik ke sinyal optik terlebih dahulu maka kabel jaringan fiber optik menuntut adanya sumber cahaya yang kuat untuk melakukan pen-sinyalan seperti alat pembangkit listrik eksternal. Jika rusak, perbaikan instalasi kabel jaringan fiber optik yang kompleks memerlukan tenaga yang ahli di bidang ini Kabel jaringan fiber optik ditakutkan dapatmenyerap hidrogen sehingga dapat menyebabkan loss data

STANDAR KONEKTOR KABEL FIBER OPTIC Pada kabel serat optik, sambungan ujung terminal atau disebut juga konektor, biasanya memiliki tipe standar seperti berikut: FC (Fiber Connector): digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang dapat diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat lain, akurasinya tidak akan mudah berubah. SC (Subsciber Connector): digunakan untuk kabel single mode, dengan sistem dicabut-pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel, dan dapat diatur secara manual serta akurasinya baik bila dipasangkan ke perangkat lain. ST (Straight Tip): bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk kabel multi mode maupun single mode. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut.

Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan. D4: konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya. SMA: konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya. E200 Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil: LC SMU SC-DC

Warna pada konektor menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut: Warna Konektor Arti Keterangan Biru Physical Contact (PC), 0° yang paling umum digunkan untuk serat optik single-mode. Hijau Angle Polished (APC), 8° sudah tidak digunakan lagi untuk serat optik multi- mode Hitam Abu-abu, Krem serat optik multi-mode Putih Merah Penggunaan khusus