DAFTAR PUSTAKA
2.5 Komponen Penyusun Serat Optik
Sistem komunikasi fiber optik terdiri dari tiga komponen utama dalam penyusunnya, yaitu :
1. Transmitter berupa Laser Diode (LD) dan Light Emmiting Diode (LED).
2. Media transmisi berupa fiber optic.
3. Receiver yang merupakan detektor penerima digunakan PIN dan APD.
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 Light Emitting Diode (LED) yang pemakaiannya disesuaikan dengan sistem komunikasi yang diperlukan :
1. 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. Pembuatannya sangat sukar karena memerlukan spesifikasi tertentu sehingga harganya pun mahal. Jadi LD tidak ekonomis dan tidak efisien jika digunakan untuk sistem komunikasi jarak dekat dan pada trafik kurang padat.
2. LED digunakan untuk sistem komunikasi jarak sedang dan dekat agar sistem dapat ekonomis dan efektif karena LED lebih mudah pembuatannya, sehingga harganya lebih murah.
2. Receiver
Receiver atau bagian penerima terdiri dari 2 bagian yaitu detektor penerima dan rangkaian elektrik.
15
a. Detektor Penerima
Berfungsi untuk menangkap cahaya yang berupa gelombang optik pembawa informasi, dapat berupa PIN diode atau APD (Avalance Photo Diode) pemilihannya tergantung keperluan sistem komunikasinya. Untuk Komunikasi jarak jauh digunakan detektor APD yang dapat bekerja pada panjang gelombang 1300 nm, 1500 nm, serta 1550 nm dengan kualitas yang baik. Artinya detektor APD mempunyai sensitivitas dan response yang tinggi terhadap sinar laser LD sebagai pembawa gelombang optik informasi.
1. Untuk komunikasi jarak pendek lebih efisien jika menggunakan detektor PIN diode, karena PIN baik digunakan untuk bit rate rendah dan sensitivitasnya tinggi untuk LED diode dan dapat dianalisis sebagai berikut: kurang sensitif bila bit rate dinaikkan.
c. Detektor penerima APD lebih sensitif pada bit rate tinggi. Untuk transmisi jarak jauh diperlukan daya pancar yang lebih besar dan sensitifitas yang tinggi, sistem fiber optik akan menggunakan laser LD sebagai sumber cahaya dan APD sebagai detektor penerima.
Sedangkan untuk transmisi jarak dekat cukup digunakan LED sebagai sumber optik dan PIN sebagai detektor penerima.
2. Rangkaian Elektrik
Berfungsi untuk mengkonversi cahaya pembawa informasi terhadap data informasi yang dibawa dengan melakukan regenerasi timing, regenerasi pulse serta konversi sinyal elektrik kedalam interface V.28 yang berupa sinyal digital dan sebaliknya. (Hariyadi, 2018).
2.5.1 Sumber Optik
Sumber optik merupakan komponen dalam sistem komunikasi serat optik yang mengubah sinyal listrik menjadi sinyal cahaya. Ada 2 jenis sumber optik yang sering digunakan, yakni LED (Light Emmiting Diode) dan LASER (Light Amplication by Stimulated Emission of Radition). LED memiliki keluaran daya yang lebih sedikit, kecepatan switching yang lebih lambat, dan lebar spektrum yang lebih besar. Namun demikian LED dipergunakan secara luas untuk aplikasi jarak pendek dan menengah yang menggunakan serat kaca dan plastik karena lebih sederhana, murah, handal, dan tidak terlalu bergantung pada temperatur.
LASER menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang tetap yang dapat berada di dalam wilayah tampak, yaitu sekitar 635 nm. Cahaya tersebut memiliki bandwith yang sangat sempit, umumnya hanya memiliki lebar beberapa nanometer. Hal ini memastikan bahwa dispersi kromatik dapat dipertahankan pada nilai yang kecil dan kondisi ini memungkinkan terjadinya kecepatan transmisi data yang tinggi. LASER dapat menghasilkan cahaya dengan intensitas tinggi sehingga sesuai untuk digunakan pada sistem telekomunikasi optik jarak jauh. (Donda Maria, 2012).
Gambar 2.10 Surface-Emitting dan Edge-Emitting Diodes (Gerd Keiser,1991)
17
Untuk sistem komunikasi optik membutuhkan bit rate kurang dari sekitar 100 hingga 200 Mb/s bersama-sama dengan multimode serat optik yang digabungkan dalam puluhan mikrowatt, semikonduktor dioda pemancar cahaya (LED) biasanya adalah pilihan sumber cahaya terbaik. LED membutuhkan sirkuit drive yang lebih kompleks daripada laser dioda karena tidak ada sirkuit stabilisasi thermal atau optik yang diperlukan, dan dapat dibuat murah dengan hasil yang lebih tinggi.
Laser datang dalam berbagai bentuk dengan dimensi mulai dari ukuran sebutir garam untuk menempati seluruh ruangan. Media penguat dapat berupa gas, cair, kristal isolasi (keadaan padat) atau semikonduktor. Untuk serat optik sistem sumber laser yang digunakan hampir secara eksklusif adalah laser semikonduktor dioda. Mereka mirip dengan laser lainnya, seperti solid state konvensional dan laser gas, dalam hal radiasi yang dipancarkan memiliki koherensi spasial dan temporal. (Gerd Keiser, 1991).
Struktur LED dapat diklasifikasikan sebagai surface-emitting atau edge-emitting, tergantung apakah LED memancarkan cahaya dari permukaan yang sejajar dengan bidang persimpangan atau dari tepi wilayah persimpangan. Kedua tipe ini dapat dibuat menggunakan homofungsi p – n atau desain hetero struktur di mana wilayah aktif dikelilingi oleh p- dan lapisan cladding tipe-n. Desain hetero struktur mengarah pada kinerja yang superior menyediakan kontrol atas area emisif dan menghilangkan penyerapan internal karena lapisan kelongsong transparan.
Laser semikonduktor memancarkan cahaya melalui emisi terstimulasi.
Sebagai hasil dari perbedaan mendasar antara emisi spontan dan stimulasi, mereka tidak hanya mampu memancarkan kekuatan tinggi (∼ 100 mW), tetapi juga memiliki keunggulan terkait lainnya dengan sifat koheren cahaya yang dipancarkan. Sebaran keluaran yang relatif sempit. Sinar dibandingkan dengan LED memungkinkan efisiensi kopling tinggi (∼ 50%) ke mode serat tunggal. (Govind P, 2002).
Spektrum keluaran LED berkisar 40 nm, yang membatasi performansi dikarenakan dispersi kromatik. LED beroperasi dalam moda linier yang membuatnya lebih cocok untuk modulasi analog. Beberapa
LED sudah mempunyai konektor yang sesuai untuk dipasangkan dengan seerat optik. Beberapa penerapan LED diantaranya Local Area Networks (LAN), TV rangkaian-tertutup dan mentransmisikan informasi pada area yang terbatasi gelombang elektromagnetik. Kelemahan Laser diantaranya yaitu responnya yang tidak linear, membuat transmisi analog lebih susah.
Selain itu, Laser juga sensitif pada fluktuasi suhu dan pengontrol arus, yang dapat membuat panjang gelombang keluarannya bergeser. Pada penerapannya, misalnya melalui wavelength division multiplexing (WDM), beberapa panjang gelombang ditransmisikan pada serat optik yang sama, sehingga kestabilan sumber cahaya merupakan sesuatu yang kritis.
Tabel 2.1. Karakteristik LED dengan Laser
Karakteristik LED Laser
Daya keluaran Lebih rendah Lebih tinggi
Lebar spektral Lebih lebar Lebih sempit
Numerical Aperture Lebih besar Lebih kecil
Kecepatan Lebih lambat Lebih cepat
Harga Lebih murah Lebih mahal
Kemudahan
Operasional Lebih mudah Lebih sulit
Gambar 2.11 Struktur Laser Semikonduktor (Govind P, 2002)
19
2.5.2 Detektor Optik
Detektor optik berfungsi fungsi dari bagian penerima dalam sistem komunikasi optik. Sebuah detektor optik atau photodetector adalah kebalikan dariapa yang dikerjakan oleh bagian pengirim, yaitu sumber optik. Detektor optik dapat menghasilkan gelombang sesuai aslinya dengan meminimalisasi losses yang timbul selama perambatan sehingga dapat juga menghasilkan sinyal elektrik yangmaksimum dengan daya optik yang kecil.
Ada dua tipe detektor optik yang sering digunakan yaitu detektor optik PIN (Positive Intrinsic Negative) Photodiode dan detektor optik APD (Avalanche Photo diode). Di dalam PIN diode, serat optik ditempatkan sedemikian sehingga cahaya yang diterima jatuh pada suatu lapisan intrinsik dari material semikonduktor yang diletakkan antara lapisan tipe-n dan tipe p.
Detektor APD (Avalanche Photodiode) mempunyai konstruksi yang mirip dan beroperasi dengan cara yang sama dengan diode PIN. Akan tetapi tidak memerlukan penguat efek medan di dalam modul penerima. Detektor optik terdiri dari bahan semikonduktor GaAS (Gallium Arsenide), serat silica quartz, SiO2 dan silika (Si) receiver. (Donda Maria, 2012). Fotodetektor semikonduktor yang paling umum adalah pin photodiode, yang strukturnya terdiri dari p dan n.
Secara umum, devais berbasis silicon digunakan untuk mendeteksi spektrum cahaya tampak, kristal InGaAs digunakan untuk spektrum inframerah diantara 1000 nm dan 1700 nm, PIN dan APD germanium digunakan untuk panjang gelombang 800 nm dan 1500 nm. (Dwi Ika, 2019).
2.5.3 Konektor
Konektor optik merupakan salah satu perlengkapan kabel serat optik yang berfungsi sebagai kabel serat optik sebagai penghubung serat. Konektor ini mirip dengan konektor listrik dalam hal fungsi dan tampilan luar tetapi konektor pada serat optik memiliki ketelitian yang lebih tinggi. Konektor diperlukan apabila sewaktu-waktu serat akan dilepas saat diperlukan suatu penggantian transmitter atau receiver maupun untuk melakukan suatu kegiatan perawatan maupun pengukuran. Syarat-syarat konektor yang baik adalah :
1. Kehilangan Daya Cukup Rendah
Konektor yang dibentuk harus menjamin dari kesalahan penyambungan dan dapat meminimumkan kesalahan secara langsung.
2. Kemampuan Pengulangan
Efisiensi kopling tidak berubah jika tidak ada penyesuaian ulang.
3. Dapat diprediksi, artinya konektor memiliki efisiensi yang sama jika beberapakonektor sejenis dikombinasi.
4. Umurnya panjang. Tidak ada penurunan efisiensi dalam waktu yang lama.
5. Bahan konektor kuat terhadap tekanan.
6. Kompatibel dengan lingkungan. Penyambungan dapat dilakukan pada variasi temperatur, tekanan tinggi, getaran, kelembaban, dan kotoran.
7. Mudah menggunakannya. (Donda Maria, 2012).
2.6 Perambatan Cahaya Dalam Serat Optik