METODOLOGI PENELITIAN
C. Metode Penelitian
(d) (e) (f)
Gambar 3.1 Alat-alat yang digunakan dalam penelitian karakteristik rugi-rugi serat optik akibat pembengkokan makro dengan model lilit. (a) Set up alat pembending dilengkapi statif dari logam, (b) Holder serat optik penerima sinar laser,
(c) Penangkap sinar Laser (detektor),
(d) Holder serat optik penyampai ke oscilloscope, (e) Busur derajad 360o dan holder serat optik, (f) Seting alat lengkap
C. Metode Penelitian
Prinsip kerja yang dilakukan dalam penelitian ini adalah melakukan pembengkokan serat optik yang terbuat dari gelas dengan diameter bengkokan 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm. Alat bengkokan digunakan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
dari pipa paralon dan pipa aluminium yang mudah diperoleh dan cenderung silindernya rata. Sedangkan sumber cahaya digunakan sinar laser He Ne dengan panang gelombang 632,8 nm menggunakan sumber energi listrik 220 volt. Alat pembengkok dirancang agar dapat dilakukan proses pembengkokan melalui perubahan besarnya sudut putar mulai 0o sampai dengan 720o dan selama proses perubahan sudut tersebut diharapkan serat optik tidak mengalami pengenduran dalam lilitannya. Proses pembengkokan serat optik bermode jamak dan serat optik bermode tunggal dapat dijelaskan dengan ilustrasi gambar sebagai berikut.
Gambar 3.2. Skema pembengkokan serat optik dari sumber dan diterima detektor
Alat-alat yang diperlukan dibuat diatas papan yang kuat agar dapat menahan goncangan atau getaran. Papan yang dimaksud dapat terbuat dari meja kayu permanen dan diatasnya diberi papan acrylic (mika) dilengkapi dengan pengatur sekerup kedudukan sinar yang masuk ke dalam serat optik. Serat optik yang telah dipotong melintang menggunakan silet tajam dimasukkan dalam holder serat optik yang terletak dekat sumber maupun detektor. Jika serat optik telah terpasang dengan tepat, maka pengatur jalannya sinar agar dapat terputus-putus (optical chopper) diatur dalam frekuensi 99,0 Hz. Selanjutnya sinar laser dinyalakan dan diamati pada detektor apakah sinyal sudah tampak membentuk gelombang dengan nilai potensial yang maksimum pada saat serat optik sebelum divariasi sudut putarnya (dalam keadaan lurus). Serat optik ditempelkan pada alat pembending dengan menggunakan selotip, selanjutnya pembendingan yang menggunakan variasi jumlah lilitan dan variasi sudut putar dapat dilakukan. Penelitian ini dibagi dalam 2 langkah kerja, yaitu: set up alat model sevenbending dan pengambilan data. Tahap-tahap yang akan dilakukan dapat dilihat pada gambar 3.3 :
Sumber Cahaya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
Gambar. 3.3. Skema penelitian kajian rugi-rugi pembengkokan makro serat optik dengan model tujuh bengkokan
Penjelasan dalam langkah-langkah yang dinyatakan dalam skema di atas adalah sebagai berikut :
1. Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan alat adalah dengan mengumpulkan alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian ini. Diantaranya; Laser Klasse-2 DIN 58126 panjang gelombang 632,8 nanometer semua alat sudah ada di laboratorium Optik jurusan Fisika MIPA UNS. Peneliti dapat memakai alat-alat tersebut dengan sepengetahuan pihak jurusan. Serat optik yang telah dimasukkan dalam holder dan diatur posisi serat agar dapat secara tetap dan tepat menerima sinar laser dari sumbernya serta mendistribusi cahaya laser yang akan melalui pembendingan serta selanjutnya diterima oleh
oschilloscop.
Persiapan bahan adalah dengan mengumpulkan bahan-bahan yang akan digunakan dalam penelitian ini. Serat optik bermode jamak dan bermode tunggal
Set up alat Sevenbending
Pengambilan data
Pengolahan data
Kesimpulan Persiapan Alat dan Bahan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
dililitkan pada silinder paralon dan silinder aluminium yang disiapkan seperti pada gambar berikut.
Gambar 3.4.a. Silider tak bercelah Gambar 3.4.b. silinder bercelah
Proses pembendingan secara skematik untuk silinder yang tak bercelah dengan silinder yang bercelah seperti gambar 3.5.
Gambar 3.5. Skema pembendingan serat optik (a) silinder tanpa celah dan (b) silinder bercelah
Silinder yang tidak bercelah digunakan pembendingan serat optik dibagian luarnya dan seratnya kelihatan, sehingga dapat diamati jika terjadi kondisi serat dalam keadaan menggelantung (kendor). Sedangkan yang bercelah, serat optik dililitkan pada silinder bagian dalam kemudian ditutup dengan silinder bercelah yang diharapkan tidak terjadi gejala serat menggelantung (kendor).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
2. Set up alat tujuh bengkokan
Set up alat tujuh bengkokan dibagi menjadi beberapa bagian; bagian pertama yaitu membuat alat pembengkok dari silinder paralon dan silinder aluminium yang diberi celah dan dilingkupi dengan paralon pelindung guna menjaga fiber tetap terbending secara teratur, sebagai komponen utama alat-alat ini dikerjakan penulis di Magelang, karena keterbatasan penulis untuk dapat aktif kuliah hanya hari Jum’at dan Sabtu. Bagian kedua, membuat set up alat tujuh bengkokan mengunakan
papan multiplek sebagai meja dan dilengkapi busur derajad dari 0o sampai 360o yang
digunakan untuk mencari besarnya rugi-rugi dalam penelitian ini. Bagian ketiga, membuat meja yang digunakan untuk menempatkan alat-alat optik supaya aman dari gerakan-gerakan agar tidak terjadi perubahan posisi alat-alat optik tersebut saat dilakukan penelitian. Di laboratorium jurusan Optik telah tersedia meja besar yang dapat meredam getaran-getaran yang akan digunakan untuk mengambil data yang dilengkapi dengan meja acrilic tempat chopper dan detektor yang digunakan untuk penghantaran serat optik.
a. Penggunaan laser
Laser sebagai sumber cahaya yang akan dilewatkan pada fiber optik, memiliki sifat monokromatik. Laser yang digunakan adalah laser jenis He-Ne dengan panjang gelombang 632,8 nanometer. Panjang gelombang 632,8 nm termasuk panjang gelombang yang cukup besar, sehingga pemakaian panjang gelombang ini bagus digunakan pada serat optik bermode jamak dan serat optik bermode tunggal jenis E-28.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Laser ini ditempatkan di atas papan yang terbuat dari acrylic dengan kedudukan yang dapat diatur dengan menggunakan sekerup dan dijaga agar tahan goncangan atau gerakan yang mengakibatkan perubahan sudut kritis cahaya sinar laser yang masuk. Sehingga pembacaan beda potensial pada oscilloscop akan berubah.
b. Penggunaan optical chopper
Optical chopper digunakan untuk memotong-motong sinar laser, sehingga
sinar laser yang dilewatkan optical chopper ada yang terhalang dan ada yang melewatinya, pengaturan terhadap frekuensi dikendalikan dengan pengatur chopper yang dapat diset nilai perputaran kipas tersebut. Tujuan membuat pola terhalang dan tidak terhalang adalah untuk memudahkan oscilloscope menerima data dalam bentuk pulsa-pulsa. Optical chopper dapat diatur kecepatan putar dengan mengatur besarnya frekuensi, frekuensi yang digunakan sebesar 99,0 Hz pada gambar 3.7.a. dan gambar 3.7.b.
Gambar 3.7.a. pengatur frekuensi Gambar 3.7.b. optical chopper
c. Penggunaan detektor
Detektor ini digunakan untuk menerima sinyal cahaya yang sudah
dilewatkan melalui fiber optik, detektor sangat besar perannya karena sinyal cahaya
yang diterima berupa energi photon (Ephoton) selanjutnya diubah menjadi energi listrik
(Elistrik) langsung dihubungkan dengan oscilloscope dengan menggunakan kabel
konektor. Detektor ini sangat sensitif terhadap cahaya oleh karena itu pada saat penelitian ruangan harus dalam keadaan gelap. Detektor dilengkapi dengan holder yang dapat diatur agar sinar yang masuk dan keluar serat optik dapat secara
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
maksimal diterima dan dilewatkannya. Proses penerimaan gelombang cahaya kurang maksimal dari detektor, maka gelombang yang terbaca dalam oschilloscope akan kecil, namun sebaliknya potensial gelombang akan bernilai tinggi.
d. Penggunaan oscilloscope
Oscilloscope yang digunakan adalah Oscilloscope digital. Fungsi Oscilloscope adalah untuk membaca data (mencatat gelombang listrik secara visual
pada suatu layar) dan keluarannya dalam bentuk grafik disertai harga dalam nilai beda potensial dari puncak ke puncak (peak to peak). Oscilloscope diset untuk menghasilkan grafik berbentuk kotak-kotak dan di set pula skalanya sesuai dengan kebutuhan penelitian. Gelombang yang diterima berupa energi cahaya, selanjutnya divisualisasikan dalam beda potensial yang dilambangkan nilai dari puncak ke
puncak gelombang (peak to peak voltage atau VPP ). Untuk menyimpan data dalam
bentuk grafik digunakan disket.
Gambar 3.8. Osilloscope Yokogawa DL1520
3. Pengambilan Data
Setelah set up alat selesai dirangkai, maka serat optik dipasangkan melalui celah sempit agar dapat dijaga serat optik dalam keadaan terentang sempurna pada meja set up alat tujuh bengkokan. Hal berikutnya yang dilakukan adalah pemfokusan cahaya untuk memaksimalkan cahaya yang masuk dalam serat optik, langkah ini dikendalikan pada sekerup pemegang Laser Klasse-2 agar tepat dapat menghasilkan sinar melalui tengah-tengah dari lensa masuk ke serat optik. Sebelum pengambilan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
data dilakukan, dipastikan bahwa pemasangan fiber optik pada alat tujuh bengkokan telah dilakukan secara benar. Kemudian serat optik dilewatkan pada silinder kecil (mengambil alat dari selongsong bolpoit) dan dijepit menggunakan selotip listrik berwarna hitam pada silinder paralon atau silinder aluminium dan kemudian diputar dengan interval sudut 10o selanjutnya perubahan beda potensial yang terbaca pada Osciloscop dicatat. Penelitian ini akan dipengaruhi pula oleh beberapa faktor, yaitu : a. Gerakan/getaran saat penelitian. Gerakan yang cukup besar akan mempengaruhi terhadap focus sinar laser yang masuk ke dalam serat optik. Gerakan yang mempengaruhi getaran pada meja penopang penelitian akan mengakibatkan sinyal yang tampak pada osciloscop tidak dapat tenang atau terjadi gelombang berjalan dengan puncak gelombang yang selalu berubah sehingga menimbulkan harga beda potensial yang mudah berubah. Pengambilan data harus dilakukan dengan hati-hati baik peneliti ataupun peserta lain yang berada disekitar proses penelitian, agar set up alat tujuh bengkokan tidak terpengaruh gerakan.
b. Pemotongan serat optik. Untuk memotong serat optik digunakan silet kecil, tajam dan proses memotongnya harus tegak lurus menyilang terhadap posisi panjang serat, agar intinya tidak pecah, serta permukaan serat optik terpotong rata. Hal ini bertujuan agar sinar laser yang masuk maupun keluar dari serat optik mengalami pemantulan sempurna sesuai dengan sudut kritis yang telah diatur atau disesuaikan dengan posisi dari sumber sinar lasernya.
c. Penempatan serat optik pada detektor harus berhati-hati dan diusahakan tepat pada fokus kelengkungan detektor dan dijepit dengan cara memutar skrup agar posisi serat optik tidak mengalami perubahan penerimaan gelombang sinar laser, begitu juga dalam menghantarkan untuk diterima oleh receiver yang kemudian digambarkan dalam sinyal energi pulsa pada osciloscop karena gerakan sinar dapat masuk secara maksimal.
d. Pengamatan terhadap posisi tegangan maksimum dan saat kondisi gelombang berjalan dalam keadaan harganya stabil atau tidak terjadi loncatan harga yangg dikarenakan kesalahan pengamatan agar mendapatkan sinyal yang diperlukan. Maka modal utama penelita diantaranya kesabaran untuk menanti posisi sinyal saat naik pada keadaan maksimim dan selanjutnya akan turun ke harga yang lebih rendah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Pada saat inilah kita harus dengan cermat dan hati-hati menentukan harga tegangan yang akan dibaca. Jika ternyata telah lewat terhadap harga maksimum, maka harus mengulang keadaan yang sama disaaat terjadi kenaikan tegangan lagi. Selanjutnya pada posisi harga yang telah diharapkan, maka segera melakukan penyimpanan data melalui disket yang telah disiapkan pada perangkat osciloscop.
4. Pengolahan Data
Setelah mendapatkan data berupa grafik pada oscilloscope, maka dapat dicatat besarnya beda potensial yang diterima setelah melalui pembendingan. Data yang telah dicatat sesuai dengan variasi diameter bending, sudut putar yang keduanya akan menghasilkan hubungan antara rugi-rugi (atenuasi) dalam satuan dB (deciBell) terhadap jumlah putaran (n) dan rugi-rugi (atenuasi) dalam satuan dB (deciBell) terhadap besarnya sudut putaran (αo). Selanjutnya dengan bantuan pengolahan menggunakan excell untuk memperoleh perhitungan yang akurat dan ditranfer ke dalam sistem origin-5 maka sudah dapat diketahui tren grafik yang muncul. Pengolahan data dilakukan dengan memperhitungkan terhadap nilai-nilai atenusi yang diperoleh dengan rumus yang relevan, selanjutnya mencocokan grafik yang di dapat dengan perhitungan manual maupun dengan jurnal-jurnal internasional yang mendukung.
5. Analisa Data
Pembahasan pada penelitian ini adalah pada faktor variasi jumlah lilitan dan besarnya sudut putar yang menyebabkan rugi-rugi transmisi fiber optik akibat pembengkokan makro dengan menggunakan panjang gelombang sebesar 632,8 nanometer untuk variasi diameter pembengkok. Data yang diperoleh dalam bentuk grafik kemudian dianalisis tren grafik yang terbentuk. Grafik akan menunjukkan rugi-rugi transmisi cahaya dari fiber optik, apabila grafik yang menunjukkan adanya penurunan atau terjadi kebocoran dalam melakukan penelitian, sehingga memunculkan pulsa sinusoida dengan puncak gelombang yang makin meningkat kerugiannya atau puncak sesudahnya nilainya lebih rendah dari sebelumnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
BAB IV