Download fiber optic lecture notes and more Lecture notes Engineering in PDF only on Docsity!
Fiber optic adalah serat yang fleksibel dan transparan, terbuat dari silica atau plastic, dan sedikit lebih tebal dari sehelai rambut. Fungsinya adalah sebagai waveguide atau light pipe (medium) untuk mentransmisikan cahaya antar dua ujung serat.
Serat optik adalah alat optik yang berguna untuk mentransmisikan informasi melalui media cahaya, dengan melakukan perubahan sinyal listrik kedalam sinyal cahaya yang kemudian disalurkan melalui serat optik dan selanjutnya di konversi kembali menjadi sinyal listrik pada bagian penerima.
Serat optic terbuat dari bahan dielektrik berbentuk seperti kaca (glass). Di dalam Serat inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya disalurkan (ditransmisikan) sehingga dapat diterima di ujung unit penerima (receiver).
Seberkas sinar masuk pada suatu ujung serat optik dengan sudut kritis dan sinar itu datang dari medium yang mempunyai indeks bias lebih kecil dari udara menuju inti fiber optik yang mempunyai indeks bias yang lebih besar. Maka, seluruh sinar akan merambat sepanjang inti menuju ujung yang satu. Cladding befungsi untuk memantulkan kembali cahaya kembali ke core.
Waveguide adalah struktur yang memandu gelombang (mis: gelombang elektromagnetik microwave) dan untuk mengirim sinyal jarak jauh dengan tingkat sinyal yang tinggi. Yang paling umum adalah pipa logam kosong.
Serat optic banyak digunakan dalam komunikasi sebab dapat mentransmisikan data pada jarak yang lebih jauh & bandwith yang lebih tinggi kecepatan datanya daripada kabel biasa. Kelebihan lainnya yaitu dapat mengalirkan data dengan loss yang sedikit & lebih kebal terhadap inteferens elektromagnetik.
Karakteristik Serat Optik
Numerical Aperture (NA)
Numerical Aperture merupakan parameter yang merepresentasikan sudut penerimaan maksimum dimana berkas cahaya masih bisa diterima dan merambat didalam inti serat. Sudut penerimaan ini dapat beraneka macam tergantung kepada karakteristik indeks bias inti dan selubung serat optik.
Jika sudut datang berkas cahaya lebih besar dari NA atau sudut kritis maka berkas tidak akan dipantulkan kembali ke dalam serat melainkan akan menembus cladding dan akan keluar dari serat. Semakin besar NA maka semakin banyak jumlah cahaya yang diterima oleh serat. Akan tetapi sebanding dengan kenaikan NA menyebabkan lebar pita berkurang, dan rugi penyebaran serta penyerapan akan bertambah. Oleh karena itu, nilai NA besar hanya baik untuk aplikasi jarak-pendek dengan kecepatan rendah.
Redaman
Rugi-rugi daya adalah energi cahaya yang hilang ketika isyarat sedang merambat. Disebut juga fiber/ signal loss. Atenuasi mementukan jumlah repeater yang dibutuhkan antara transmitter dan receiver. Atenuasi didefinisikan sebagai rasio daya output optis dengan daya inputnya pada jarak tertentu.
Redaman/atenuasi serat optik merupakan karakteristik penting yang harus diperhatikan mengingat kaitannya dalam menentukan jarak pengulang (repeater), jenis pemancar dan penerima optik yang harus digunakan.
Pada sistem transmisi serat optik, cahaya yang merambat sepanjang serat optik akan mengalami peredaman, sehingga diujung jauh (sisi penerima) kekuatan cahaya akan menjadi lemah. Disisi lain
kekuatan cahaya dari dioda laser terbatas dan photodetector memiliki sensitifitas tertentu untuk dapat mendeteksi sinyal optik.
Oleh karena itu untuk dapat mengoperasikan sistem telekomunikasi, rugi- rugi optik (total loss) harus dibuat pada level yang lebih tinggi dari level sensitivitas yang dimiliki oleh photodetector.
Redaman serat biasanya disebabkan oleh karena penyerapan/absorpsi energi sinyal oleh bahan, efek scattering/penghamburan dan pengaruh radiasi/pembengkokan. Semakin besar atenuasi berarti semakin sedikit cahaya yang dapat mencapai detektor dan dengan demikian semakin pendek kemungkinan jarak span antar pengulang.
Dispersi
Dispersi adalah pelebaran pulsa yang terjadi ketika sinyal merambat melalui sepanjang serat optik. Dispersi akan membatasi lebar pita (bandwidth) dari Serat. Dispersi yang terjadi pada Serat secara garis besar ada dua yaitu dispersi intermodal dan dispersi intramodal dikenal dengan nama lain dispersi kromatik disebabkan oleh dispersi material dan dispersi wavegiude.
Keuntungan:
- Mempunyai lebar pita frekuensi (bandwith yang lebar).
Frekuensi pembawa optik bekerja pada daerah frekuensi yang tinggi yaitu sekitar 10^13 Hz sampai dengan 10^16 Hz, sehingga informasi yang dibawa akan menjadi banyak.
- Redaman sangat rendah dibandingkan dengan kabel yang terbuat dari tembaga, terutama pada frekuensi yang mempunyai panjang gelombang sekitar 1300 nm yaitu 0,2 dB/km.
- Kebal terhadap gangguan gelombang elektromagnet. Fiber optik terbuat dari kaca atau plastik yang merupakan isolator, berarti bebas dari interferensi medan magnet, frekuensi radio dan gangguan listrik.
- Dapat menyalurkan informasi digital dengan kecepatan tinggi. Kemampuan fiber optic dalam menyalurkan sinyal frekuensi tinggi, sangat cocok untuk pengiriman sinyal digital pada sistem multipleks digital dengan kecepatan beberapa Mbit/s hingga Gbit/s.
- Ukuran dan berat fiber optik kecil dan ringan.
Diameter inti fiber optik berukuruan micro sehingga pemakaian ruangan lebih ekonomis.
- Tidak mengalirkan arus listrik
Terbuat dari kaca atau plastik sehingga tidak dapat dialiri arus listrik (terhindar dari terjadinya hubungan pendek)
- Sistem dapat diandalkan (20 – 30 tahun) dan mudah pemeliharaannya.
Kerugian:
Power Budget:
Suatu sinyal optik yang ditransmisikan didalam serat optik tentu akan mendapat pengaruh dari berbagai aspek. Pengaruh tersebut akan mengakibatkan adanya pelemahan daya sinyal sebagai konsekuensi dari adanya daya yang hilang (loss) (akibat pembelokan, pembengkokan, absorpsi, maupun hamburan) pada sinyal transmisi tersebut. Sehingga akan merubah besar daya yang dikirim dengan data yang diterima. Rugi-rugi daya ini dapat terjadi baik karena keadaan serat optik tersebut ataupun akibat perlakuan dari luar terhadap serat optik tersebut, terutama pada penyambungan. Untuk itu diperlukan perhitungan untuk menghitung besarnya rugi-rugi yang dapat terjadi dalam saluran agar sinyal masih dapat diterima dengan baik. Tujuan dilakukannya perhitungan power budget adalah untuk menentukan apakah komponen dan parameter disain yang dipilih dapat menghasilkan daya sinyal di penerima sesuai dengan tuntutan persyaratan perfomansi yang diinginkan serta untuk melakukan proses evaluasi secara rutin. Perhitungan power budget dapat dilakukan menggunakan rumus:
- Dekat: Local loop (juga disebut sebagai local tail atau subscriber line) adalah rangkaian yang menghubungkan dari titik batas pelanggan ke operator umum atau penyedia layanan jaringan telekomunikasi provider
Local Loop adalah suatu Layanan Loop sangat tepat bagi perusahaan yang ingin menghubungkan kantor pusat dengan beberapa kantor cabang yang berada di satu wilayah ataupun lintas wilayah. Layanan ini menghubungkan jaringan WAN pelanggan melalui jaringan Provider
- Sedang: Interexchange traffic menyediakan koneksi antara pertukaran lokal di berbagai wilayah geografis
- Jauh: Long haul berkaitan dengan sirkuit yang menjangkau jarak yang jauh, seperti sirkuit dalam komunikasi inter-LATA, interstate, dan internasional. Adalah jalur transmisi pada jaringan komunikasi jarak jauh seperti, jaringan radio relay microwave, kabel bawah tanah, kabel udara & openwire, dan kabel komunikasi bawah laut.
Teknologi sistem transmisi serat optik telah berkembang dalam dua jalur yang berbeda:
- Intensity modulated systems
Modulasi intensitas adalah bentuk modulasi dimana output daya optik suatu sumber bervariasi sesuai dengan karakteristik sinyal modulasi. Sistem intensitas termodulasi adalah sebuah transmisi on-off, dimana cahaya dari sumber optik menghasilkan satu atau nol oleh cahaya yang on atau off secara berurut. Transmisi ini dapat dilakukan dengan langsung mengalihkan sumber on dan off, atau dengan memblokir sumber untuk membentuk satu dan nol secara eksternal. Bandwidth dan jumlah saluran yang ditransmisikan oleh modulasi intensitas ditentukan oleh seberapa cepat laser dapat dinyalakan dan dimatikan, dan oleh dispersi yang terkait.
- Coherent optical transmission systems
Dalam komunikasi optik, istilah koheren mengacu pada proses pendeteksian yang menggunakan osilator. Dalam mekanisme pendeteksian koheren, sinyal optik yang lemah digabungkan dengan osilator optik yang relatif kuat.
