Analisis pengaruh dispersi terhadap rugi-rugi Daya transmisi pada serat optik single mode Rekomendasi itu-t seri g.655

BAB II

SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

2.1. Umum

Serat optik adalah saluran transmisi 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. Kecepatan transmisi serat

optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai media transmisi.

Serat optik umumnya digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam

pencahayaan, sensor, dan optik pencitraan. Efisiensi dari serat optik ditentukan

oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin

sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.

Pada tahun 1880 Alexander Graham Bell menciptakan sebuah sistem

komunikasi cahaya yang disebut photo-phone dengan menggunakan cahaya

matahari yang dipantulkan dari sebuah cermin suara-termodulasi tipis untuk

membawa percakapan. Pada penerima cahaya matahari termodulasi mengenai

sebuah foto-kondukting selselenium, yang merubahnya menjadi arus listrik dan

sebuah penerima telepon melengkapi sistem.

Penerobosan besar yang membawa pada teknologi komunikasi serat

optik dengan kapasitas tinggi adalah penemuan laser pada tahun 1960,

namun pada tahun tersebut kunci utama di dalam sistem serat praktis belum

Pada tahun 1970 serat dengan loss yang rendah dikembangkan dan

komunikasi serat optik menjadi praktis (serat optik yang digunakan berbentuk

silinder seperti kawat pada umumnya, terdiri dari inti serat (core) yang

dibungkus oleh kulit (cladding) dan keduanya dilindungi oleh jaket

pelindung (buffer coating)). Penemuan ini terjadi hanya 100 tahun setelah

John Tyndall, seorang fisikawan Inggris, mendemonstrasikan kepada Royal

Society bahwa cahaya dapat dipandu sepanjang kurva aliran air. Dipandunya

cahaya oleh sebuah serat optik dan aliran air adalah peristiwa dari fenomena yang

sama yaitu total internal reflection.

Teknologi serat optik selalu berhadapan dengan masalah bagaimana

caranya agar lebih banyak informasi yang dapat dibawa, lebih cepat dan lebih

jauh penyampaiannya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya.

Informasi yang dibawa berupa sinyal digital, digunakan besaran kapasitas

transmisi diukur dalam 1 Gb.km/s [1].

2.2. Sejarah Perkembangan Fiber Optik

Berikut adalah beberapa tahap sejarah perkembangan teknologi serat

optik [1]:

1. Generasi Petama ( mulai tahun 1970)

Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi

berikutnya terdiri dari :

a) Encoding : Mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik.

b) Transmitter : Mengubah sinyal listrik menjadi gelombang cahaya

c) Serat Silika : Sebagai pengantar gelombang cahaya.

d) Repeater : Sebagai penguat gelombang cahaya yang melemah di jalan

e) Receiver : Mengubah gelombang cahaya termodulasi menjadi sinyal listrik,

berupa foto-detektor

f) Decoding : Mengubah sinyal listrik menjadi ouput (misal: suara)

g) Repeater bekerja dengan merubah gelombang cahaya menjadi sinyal

listrik kemudian diperkuat secara elektronik dan diubah kembali

menjadi gelombang cahaya.

h) Pada tahun 1978 dapat mencapai kapasitas transmisi 10 Gb.km/s.

2. Generasi Ke- Dua ( mulai tahun 1981)

a) Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran inti serat diperkecil.

b) Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias inti.

c) Menggunakan dioda laser, panjang gelombang yang dipancarkan 1,3µm.

d) Kapasitas transmisi menjadi 100 Gb.km/s.

3. Generasi Ke- Tiga ( mulai tahun 1982)

a) Penyempurnaan pembuatan serat silika.

b) Pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 µm.

c) Kemurniaan bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat

dibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 µm sampai 1,6 µm

4. Generasi Ke- Empat ( mulai tahun 1984)

a) Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya

bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga

sinyal yang sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi, maka

jarak yang dapat ditempuh dan kapasitas transmisinya ikut membesar.

b) Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem

deteksi langsung (modulasi intensitas).

c) Terhambat perkembangannya karena teknologi piranti sumber dan

deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal.

5. Generasi Ke- Lima ( mulai tahun 1989)

a) Dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater

pada generasi-generasi sebelumnya.

b) Pada awal pengembangannya kapasitas transmisi hanya dicapai 400

Gb.km/s tetapi setahun kemudian kapasitas transmisinya sudah

menembus 50.000 Gb.km/s

6. Generasi Ke- Enam

a) Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer mempelopori sistem komunikasi

optik soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri dari banyak

komponen panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit dan juga

bervariasi dalam intensitasnya.

b) Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi beberapa

komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa

soliton merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran

Spesifikasi dari setiap bagian pada Gambar 2.1 antara lain adalah sebagai

berikut [3]:

a. Core (inti Kabel) berfungsi untuk menyalurkan cahaya dari satu ujung ke

ujung lainnya. Core yaitu elemen pertama dari fiber optik yang merupakan

konduktor sebenarnya yaitu sebuah batang silinder terbuat dari bahan

dielektrik (bahan silika (SiO2), biasanya diberi doping dengan germanium

oksida (GeO2) atau fosfor penta oksida (P2O5) untuk menaikan indeks

biasnya) yang tidak menghantarkan listrik. Inti memiliki diameter antara

3 – 200 µm. Ketebalan dari core merupakan hal yang penting, karena

menentukan karakteristik dari kabel. Core (inti) dari fiber optik terbuat dari

material kristal kaca kelas tinggi dan indeks bias core besarnya sekitar 1,5.

b. Cladding berfungsi sebagai cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat

merambat ke ujung lainnya. Cladding yaitu lapisan selimut / selubung yang

dilapiskan pada core yang memiliki diameter antara 125 – 250 µm. Cladding

juga terbuat dari gelas tetapi indeks bias nya lebih kecil dari indeks bias core.

Hubungan antara kedua indeks dibuat kritis karena untuk memungkinkan

terjadinya pemantulan total dari berkas cahaya yang merambat berada

dibawah sudut kritis sewaktu dilewatkan sepanjang serat optik.

c. Coating berfungsi sebagai pelindung mekanis yang melindungi serat optik

dari kerusakan dan sebagai pengkodean warna pada serat optik. Coating yaitu

bagian pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik

d. Strengthening serat berfungsi sebagai serat yang menguatkan bagian dalam

kabel sehingga tidak mudah putus dan terbuat dari bahan serat kain sejenis

benang yang sangat banyak dan memiliki ketahanan yang sangat baik.

e. Jacket kabel berfungsi sebagai pelindung keseluruhan bagian dalam kabel

serat optik serta didalamnya terdapat tanda pengenal dan terbuat dari bahan

PVC.

Walaupun cahaya merambat sepanjang inti serat tanpa lapisan material

kulit, namun kulit memiliki beberapa fungsi [4]:

1. Mengurangi loss hamburan pada permukaan inti.

2. Melindungi serat dari kontaminasi penyerapan permukaan.

3. Mengurangi cahaya yang keluar (loss) dari inti ke udara sekitar.

4. Menambah kekuatan mekanis.

2.4. Persyaratan Bahan Baku

Persyaratan bahan baku yang digunakan pada serat optik dijelaskan

sebagai berikut [1]:

a) Serat Optik : Serat optik harus terbuat dari silica berkualitas tinggi sebagai

bahan bakunya sehingga kabel serat optik yang dihasilkan memenuhi

persyaratan yang telah ditentukan.

b) Zat Pewarna : Zat pewarna yang digunakan untuk memberi warna serat optik

harus merupakan oligomer tak jenuh, photoinisiator dan crosslinkers yang

apabila dilewatkan pada sumber lampu UV maka tinta segera mengering

c) Selongsong (Tube) : Serat optik harus ditempatkan dalam selongsong yang

terbuat dari bahan polybuthelene therepthalate (PBTP) yang memenuhi

ketentuan seperti pada Tabel 2.1 [1].

Tabel 2.1. Sifat Bahan Selubung

NO SIFAT BAHAN NILAI SATUAN

1. Massa jenis > 0,927 gr / cm3

2. Kuat tarik > 1.450 N / cm2

3. Batas pemuliman > 300 %

4. Kuat dielektrik > 2,2 x 107 V / m

5. Konstanta dielektrikum < 2,82 -

6. Kadar jelaga 2,5 ± 0,5 %

d) Kompon jelly : Untuk bahan pengisi selongsong harus menggunakan jelly dari

jenis thixotropic jelly. Bahan yang diisikan dalam kabel diluar selongsong

adalah tropical, non-dripping jelly.

e) Filler rod : Filler rod harus terbuat dari bahan plastik yang memiliki sifat

kelistrikan dan sifat thermal yang sesuai dengan bahan selongsong pita

pengikat.

f) Pilinan pita pengikat pilinan terbuat dari bahan polypropylene atau bahan

plastik yang sejenis.

g) Strength member : Strength member terbuat dari bahan carbon berkualitas

tinggi yang dipilin kawat baja atau dari baja padat yang dilapisi dengan

h) Water Blocking : Pita penahan air harus terbuat dari campuran bahan serat

polyester bertipe non konduktive.

i) Peripheral Strain Element : Elemen pelindung mekanik non metal dapat

ditambahkan pada ruang kosong diantara selongsong dan harus terbuat dari

benang polyramid seperti Kevlar 49 atau Twaron 1055.

j) Selubung Luar : Selubung luar terbuat dari bahan High Density Polyethylene.

2.5. Jenis Kabel Pada Serat Optik

Ada dua jenis kabel pada serat optik yaitu Pipa Longgar (Loose Tube) dan

Alur (Slot).

2.5.1. Pipa Longgar (Loose Tube)

Pipa Longgar yaitu serat optik yang ditempatkan di dalam pipa longgar

(loose tube) yang terbuat dari bahan PBTP (Polybutylene Terepthalete) dan berisi

jelly. Jenis kabel dengan loose tube ditunjukan pada Gambar 2.2. Saat ini sebuah

kabel optik maksimum mempunyai kapasitas 8 loose tube dimana setiap loose

tube berisi 12 serat optik [1].

Fungsi dan bagian-bagian kabel optik jenis loose tube yaitu [1]:

a. Loose tube, berbentuk tabung longgar yang terbuat dari bahan PBTP

(Polybutyleneterepthalete) yang berisi thixotropicgel dan serat optik

ditempatkan di dalamnya.

b. Konstruksi loose tube yang berbentuk longgar tersebut mempunyai tujuan

agar serat optik dapat bebas bergerak, tidak langsung mengalami tekanan atau

gesekan yang dapat merusak serat pada saat instalasi kabel optik.

c. Thixotropicgel adalah bahan semacam jelly yang berfungsi melindungi serat

dari pengaruh mekanis dan juga untuk menahan air.

d. Sebuah loose tube dapat berisi 2 sampai dengan 12 serat optik. Sebuah

kabel optik dapat berisi 6 sampai dengan 8 loose tube.

e. HDPE Sheath atau High Density Polyethylene Sheath yaitu bahan sejenis

polyethylene keras yang digunakan sebagai kulit kabel optik berfungsi

sebagai bantalan untuk melindungi serat optik dari pengaruh mekanis pada

saat instalasi.

f. Alumunium tape atau lapisan alumunium ditempatkan di antara kulit

kabel dan water blocking berfungsi sebagai konduktivitas elektris dan

melindungi kabel dari pengaruh mekanis.

g. Flooding gel adalah bahan campuran petroleum, synthetic dan silicon yang

mempunyai sifat anti air. Flooding gel merupakan bahan pengisi yang

digunakan pada kabel optik agar kabel menjadi padat.

h. PE Sheath adalah bahan polyethylene yang menutupi bagian central

i. Central strength member adalah bagian penguat yang terletak ditengah-tengah

kabel optik. Central strength member dapat merupakan: pilinan kawat baja,

atau solid steel core atau glass reinforced plastic. Central strength member

mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi yang diperlukan pada saat instalasi.

j. Peripheral strain elements terbuat dari bahan polyramid yang merupakan

elemen pelengkap optik yang diperlukan untuk menambah kekuatan kabel

optik. Polyramid mempunyai kekuatan tarik tinggi.

2.5.2. Alur (Slot)

Serat optik ditempatkan pada alur (slot) di dalam silinder yang terbuat dari

bahan PE (Polyethyiene). Pada saat di Jepang telah dibuat kabel jenis slot dengan

kapasitas 1.000 serat dan 3.000 serat. Penampang kabel optik jenis slot

ditunjukkan pada Gambar 2.3 [1].

Fungsi dan bagian-bagian kabel optik jenis slot [1]:

a. Kulit kabel, terbuat dari bahan sejenis polyethylene keras, berfungsi sebagai

bantalan untuk melindungi serat optik dari pengaruh mekanis saat instalasi.

b. Aluran (slot) terbuat dari bahan polyethylene berfungsi untuk menempatkan

sejumlah serat. Untuk kabel optik jenis slot dengan kapasitas 1000 serat,

diperlukan 13 aluran (slot) dan 1 slot berisi 10 fiber ribbon dimana untuk tiap

fiber ribbon berisi 8 serat.

c. Central strength member adalah bagian penguat yang terletak ditengah-tengah

kabel optik. Central strength member terbuat dari pilinan kawat baja yang

mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi yang diperlukan pada saat instalasi.

2.6. Jenis Serat Optik

Berdasarkan sifat dan karakteristiknya maka jenis serat optik secara garis

besar dapat dibagi menjadi 2 yaitu single mode dan multimode.

2.6.1. Single Mode

Serat optik single mode/monomode mempunyai diameter inti (core) yang

sangat kecil 3 – 10 µm, sehingga hanya satu berkas cahaya, saja yang dapat

melaluinya. Serat optik singlemode sering dipergunakan pada sistem transmisi

serat optik jarak jauh atau luar kota (long haul transmission system). Sedangkan

graded index dipergunakan untuk jaringan telekomunikasi lokal (local network).

Pada serat optik single mode terdapat empat macam tipe yang sering

digunakan berdasarkan ITU-T (International telekommunication Union –

Telecommunication Standardization Sector) yang dahulu dikenal dengan CCITT

1.G.652 - Standar Single Mode Fiber

2.G.653 – Dispersion-shifted single mode fiber

3.G.653 – Characteristics of cut-off shifted mode fiber cable

4.G.655 – Dispertion-shifted non zero Dispertion fiber.

Untuk mendukung sistem yang mentransmisikan informasi dengan

kapasitas tinggi, pemilihan serat optik yang tepat sebagai media transmisi juga

diperhatikan. Ada dua tipe serat optik yang digunakan pada sistem DWDM, yaitu:

1. Non Dispersion Shifted Fiber (NDSF)

Serat optik Non Dispersion Shifted Fiber (NDSF) merupakan

rekomendasiITU-T seri G.652. NDSF memiliki nilai koefisien dispersi kromatik mendekati nol

di daerah panjang gelombang 1310 nm.

2. Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF)

Non Zero Dispersion Shifted Fiber (NZDSF) merupakan jenis fiber yang sesuai

dengan rekomendasi ITU-T seri G.655 dengan range panjang gelombang

1255 – 1650 nm. NZDSF memiliki nilai dispersi tidak nol namun juga tidak

lebar di daerah panjang gelombang 1550 nm.

Karakteristik jenis serat optik single mode yaitu [2]:

1. Memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan dengan ukuran

cladingnya.

2. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu

serat optik.

2.6.2. Multi Mode

Pada jenis serat optik ini penjalaran cahaya dari satu ujung ke ujung

lainnya terjadi dengan melalui beberapa lintasan cahaya, karena itu disebut

multimode. Diameter inti (core) sesuai dengan rekomendasi dari CCITT G.651

sebesar 50 µm dan dilapisi oleh jaket selubung (cladding) dengan diameter 125

µm. Sedangkan berdasarkan susunan indeks biasnya serat optik multi mode

memiliki dua profil yaitu graded index dan step index.

Pada serat graded index, serat optik mempunyai indeks bias cahaya yang

merupakan fungsi dari jarak terhadap sumbu/poros serat optik. Dengan demikian

cahaya yang menjalar melalui beberapa lintasan pada akhirnya akan sampai pada

ujung lainnya pada waktu yang bersamaan sedangkan pada serat optik step index

(mempunyai indeks bias cahaya sama) sinar yang menjalar pada sumbu akan

sampai pada ujung lainnya terlebih dahulu (dispersi). Hal ini dapat terjadi karena

lintasan yang melalui poros lebih pendek dibandingkan sinar yang mengalami

pemantulan pada dinding serat optik. Sebagai hasilnya terjadi pelebaran pulsa atau

dengan kata lain mengurangi lebar bidang frekuensi. Oleh karena itu secara

praktis hanya serat optik graded index saja yang dipergunakan sebagai saluran

transmisi pada serat optik multi mode.

Karakteristik jenis serat optik multi mode yaitu [2]:

1. Indeks bias core konstan.

2. Ukuran core besar (50-200 µm) dan dilapisi clading yang sangat tipis.

3. Penyambungan core lebih mudah karena memiliki core yang besar.

4. Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate yang rendah

Tabel 2.2 memperlihatkan perbandingan jarak repeater antara serat optik multi mode dan single mode [2].

Tabel 2.2. Perbandingan Jarak Repeater Antara Serat Optik Multi Mode Dan Single Mode

Untuk perbandingan jenis serat optik berdasarkan karakteristiknya yaitu

terdiri dari [3]:

1. Step Index Single Mode

Step index single mode memiliki karakteristik sebagai berikut :

a. Memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan dengan ukuran

clading.

b. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan

sumbu serat optik.

c. Digunakan untuk data dengan bit rate tinggi. Gambar 2.4 menunjukkan

gambar step index single mode [3].

Gambar 2.4. Step Index Single Mode Bit rate

( Mbit/dt )

Jarak repeater multimode ( Km )

Jarak repeater singlemode ( Km ) 140

280 420 565

30 20 15 10

2. Step Index Multi Mode

Step index multi mode memiliki karakteristik sebagai berikut [3]:

a. Index bias core konstan.

b. Ukuran core besar (50-200 m) dan dilapisi clading yang sangat tipis.

c. Penyambungan core lebih mudah karena memiliki core yang besar.

d. Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate yang

rendah. Gambar 2.5 memperlihatkan gambar step index multi mode [3].

Gambar 2.5. Step Index Multi Mode

3. Graded Index Multi Mode

Graded index multi mode memiliki karakteristik sebagai berikut [3]:

a. Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang

berbeda.

b. Indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan turun sampai dengan

batas core dan clading.

c. Cahaya merambat karena difraksi yang tejadi pada core sehingga

d. Masing-masing kecepatan cahaya tiap lapisan gelas berbeda, tetapi

sampainya bersamaan.

e. Harganya lebih mahal dari step index karena proses pembuatannya lebih

sulit. Gambar 2.6 menunjukan gambar graded index multi mode [3].

Gambar 2.6. Graded Index Multi Mode

2.7. Perambatan Cahaya Kabel Serat Optik

Pada dasarnya cahaya dapat merambat lurus atau memantul di dalam

core serat optik, pemantulan cahaya terjadi karena indeks bias core lebih besar

dibandingkan indeks bias cladding. Pola perambatan cahaya dalam serat optik

sebagai berikut sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami

refleksi atau refraksi. Sinar datang mengalami refleksi total karena memiliki

sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang

serat melalui pantulan-pantulan. Refraksi (pembiasan cahaya) adalah peristiwa

penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda

kerapatan optiknya. Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan

sepanjang serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis.

2.7.1. Refraksi(Pembiasan) Cahaya

Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan

cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah

a. Mendekati garis normal.

Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium

optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat

dari udara ke dalam air.

b. Menjauhi garis normal.

Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium

optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat

dari dalam air ke udara.

Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada

kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan

dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens

(1629-1695): “Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya

dalam suatu zat dinamakan indeks bias” [5].

Karakteristik dari cahaya adalah sebagai berikut [5]:

1. Kecepatan cahaya tidak konstan dan bergantung pada media perambatannya.

2. Cahaya yang merambat melalui dua media yang berbeda akan mengalami

pembelokan arah (refraksi).

3. Perbandingan kecepatan cahaya diruang hampa terhadap kecepatan

perambatan cahaya dalam suatu media disebut indeks bias.

4. Sebagai contoh kecepatan cahaya diruang hampa 300.000 km/det, dan

kecepatan cahaya diair 230.000 km/det, maka n air adalah 1,3.

Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari “1”, bila gelombang cahaya

dibandingkan dalam vacuum (Ruang Hampa) dapat dirumuskan melalui

Persamaan 2.1 [5].

V = c/n atau n = c/V (2.1) Dimana :

n : Refractive Index (index of refraction) atau indeks bias (n ≥ 1).

V : Kecepatan rambat cahaya dalam material.

c : Laju cahaya dalam ruang hampa (3 x 108 m/s).

Sebuah benda yang berada dalam air terlihat dari udara sepertinya berada

pada kedalaman yang lebih dangkal dari kedalaman benda yang sebenarnya.

Radiasi sinar tampak, atau cahaya, dari matahari sangat penting terhadap sistem

kehidupan di lautan. Cahaya ini menyediakan energi yang dibutuhkan oleh arus

laut dan angin untuk bersirkulasi. Konversi energi cahaya tersebut menjadi energi

panas membantu pembentukan lapisan tipis air hangat di dekat permukaan laut

global, yang mendukung sebagian besar kehidupan laut. Lebih signifikan lagi,

transmisi cahaya di air laut sangatlah penting untuk produktivitas di lautan.

Sejumlah cahaya yang masuk ke atmosfer, akan direfleksikan ketika

menyentuh permukaan laut. Hal ini tergantung dari kondisi air itu sendiri. Jika air

laut tenang dan tidak banyak gelombang atau riak, maka akan lebih sedikit cahaya

yang direfleksikan. Jika kondisi air bergolak dengan banyak gelombang, maka

akan lebih banyak cahaya yang direfleksikan.

Cahaya yang berpenetrasi di permukaan akan direfraksikan karena

perbedaan kecepatan akibat perbedaan kerapatan media antara udara dengan air.

Deretan warna yang tampak pada layar disebut spektrum warna. Dispersi

cahaya terjadi karena setiap warna cahaya mempunyai indeks bias yang

berbeda-beda. Cahaya merah mempunyai indeks bias terkecil sedangkan cahaya ungu

mempunyai indeks bias terbesar sehingga cahaya merah mengalami deviasi

(penyimpangan) terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar [7].

2.8. Keuntungan Dan Kerugian Serat Optik

Keuntungan menggunakan serat optik sebagai media transmisi yaitu [8] :

1. Dapat menjangkau sampai puluhan bahkan ratusan kilometer

2. Mempunyai lebar pita frekuensi (bandwith yang lebar)

3. Tahan terhadap interferensi gelombang elektromagnetik.

4. Dapat menyalurkan informasi digital dengan kecepatan tinggi

5. Kapasitas transmisinya sangat besar.

6. Kualitasnya lebih bagus dari sistem komunikasi lainnya.

7. Material dasar kabel optik relatif lebih murah dari kabel tembaga.

Sedangkan kerugian menggunakan serat optik sebagai media transmisi

yaitu [8] :

1. Konstruksi fiber optik lemah sehingga dalam pemakaiannya diperlukan

lapisan penguat sebagai proteksi

2. Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang lebih.

3. Tidak dapat dialiri arus listrik, sehingga tidak dapat memberikan catuan pada

2.9. Redaman Serat Optik

Redaman serat optik dinyatakan dengan satuan dB/km. Macam-macam

redaman serat optik adalah sebagai berikut [8] :

1. Rayleigh Scatering, yaitu redaman dari gelombang pendek yang diakibatkan

oleh struktur kaca yang tidak teratur. Struktur ini akan memindahkan sebagian

dari berkas cahaya yang seharusnya merambat langsung melalui serat optik.

2. Mikrobending terjadi akibat tekanan mekanik sewaktu proses penarikan.

3. Absorption yaitu redaman untuk panjang gelombang yang tinggi (diatas

1600 nm) yang disebabkan oleh penyerapan dari gelas.

4. Dispersi yaitu redaman yang disebabkan oleh pulsa-pulsa yang ditransmisikan

pada ujung serat optik sebagai akibat dari panjang perambatan.

2.10. Sistem Transmisi Serat Optik

Sistem Komunikasi secara umum terdiri dari s umbe r opt ik,

pemancar sebagai sumber pengirim informasi, detektor penerima informasi,

dan media transmisi sebagai sarana untuk melewatkannya. Pengirim bertugas

untuk mengolah informasi yang akan disampaikan agar dapat dilewatkan

melalui suatu media sehingga informasi tersebut dapat sampai dan diterima

dengan baik dan benar di tujuan/penerima. Perangkat yang ada di penerima

bertugas untuk menterjemahkan informasi kiriman tersebut sehingga maksud

dari informasi dapat dimengerti. Pada sistem komunikasi serat optik, sinyal

informasi dirubah ke signal listrik lalu dirubah lagi ke optik/cahaya. Sinyal ini

kemudian di lewatkan melalui serat optik, yang setelah sampai di penerima

Pemancar-pemancar cahaya tersebut harus berukuran kecil, ringkas

dan dapat dengan mudah digandengkan dengan serat-serat optik sehingga

tidak terjadi rugi-rugi penggandengan yang berlebihan.

e. Pembuatannya Ekonomis

Biaya pembuatan, pemasangan, dan peletakannya tidak mahal atau bersifat

ekonomis.

Sumber optik pada sistem transmisi fiber optik berfungsi sebagai

pengubah besaran sinyal listrik / elektris menjadi sinyal cahaya (E/O converter).

Pemilihan dari sumber cahaya yang akan digunakan bergantung pada bit rate data

yang akan ditransmisikan.Tedapat dua jenis light source yaitu LED dan Dioda

laser.

1. LED (Light Emitting Diode)

LED merupakan dioda semikonduktor yang memancarkan cahaya karena

mekanisme emisi spontan. Terdapat dua jenis LED yaitu surface emitting led dan

edge emitting led. Edge emitting led memiliki efisiensi coupling ke fiber optik

yang lebih tinggi. LED mengubah besaran arus menjadi besaran intensitas cahaya

dan karakteristik arus/daya pancar optik memiliki fungsi yang linear. Cahaya yang

dipancarkan LED bersifat tidak koheren yang akan menyebabkan dispersi

chromatic sehingga LED hanya cocok untuk transmisi data dengan bit rate rendah

sampai sedang. Daya keluaran optik LED adalah -33 dBm s/d -10 dBm. LED

memiliki lebar spektral (spectral width) 30-50 nm pada panjang gelombang 850

nm dan 50-150 nm pada panjang gelombang 1300 nm.

Proses modulasi yang diterapkan pada LED adalah modulasi intensitas.

langsung diubah menjadi pulsa-pulsa optik/ cahaya (diwakili dengan ada/tidaknya

pancaran cahaya).

2. Dioda Laser

Laser (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) adalah

sumber gelombang elektromagnetik koheren yang memancarkan gelombang pada

frekuensi infra merah dan cahaya tampak. Koheren dalam hal ini adalah

berfrekuensi tunggal, seface, dan terpolarisasi.

Dioda Laser (mempunyai berbagai kelebihan dibandingkan dengan LED

antara lain [3]:

1. Efisiensi kopling dioda laser injeksi lebih besar sehingga kebutuhan

pengulang untuk komunikasi jarak jauh lebih sedikit.

2. Daya keluaran dioda laser injeksi lebih tinggi sehingga cocok untuk

komunikasi jarak jauh.

3. Lebar bidang cahaya keluaran sangat sempit sehingga cahaya lebih koheren.

4. Tanggapan waktunya lebih cepat sehingga pesat modulasinya lebih tinggi.

Dioda laser merupakan dioda semikonduktor yang memancarkan cahaya

karena mekanisme pancaran/emisi terstimulasi (stimulated emmision). Cahaya

yang dipancarkan oleh dioda laser bersifat koheren. dioda laser memiliki lebar

spektral yang lebih sempit (s/d 1 nm) jika dibandingkan dengan LED sehingga

dispersi chromatic dapat ditekan. Diode laser diterapkan untuk transmisi data

dengan bit rate tinggi. Daya keluaran optik dari dioda laser adalah -12 s/d +3

dBm. Karakteristik arus kemudi daya optik dioda laser tidak linear. Kinerja

(keluaran daya optik, panjang gelombang, umur) dari dioda laser sangat

Efek laser ( light amplification by simulated emission of radiation ) telah

diperoleh dengan menggunakan bermacam-macam jenis bahan yang berbeda,

termasuk gas, cairan-cairan, dan benda-benda padat. Jenis laser yang digunakan

untuk komunikasi fiber optik ialah laser semikonduktor. Laser semikonduktor

adalah suatu jenis laser padat yang khusus, dimana kerja laser terjadi di dalam

sambungan dioda semikonduktor dari jenis yang sama seperti yang dipakai untuk

LED. Bila arus dibiarkan melalui suatu sambungan dioda, cahaya akan

dipancarkan dengan emisi spontan pada suatu frekuensi atau panjang gelombang,

yang ditentukan oleh celah jalur energi dari bahan semikonduktor tersebut [3].

2.10.2.Transmitter Optik

Transmitter berfungsi mengubah sinyal elektris menjadi sinyal

optik/cahaya. Ada dua jenis pemancar optik yang sering digunakan pada sistem

transmisi serat optik yaitu Light Emitting Diode (LED) dan SemiconductorLaser

Diode (LD). Transmitter terdiri atas sumber cahaya seperti diperlihatkan pada

Gambar 2.10 [3].

Gambar 2.10. Skema Pemancar Sistem Optik

2.10.3.Kabel Serat Optik

Beberapa karakteristik kabel serat optik yaitu [3]:

1. Berupa selubung serat optik gelas dengan ukuran yang sangat kecil, dengan

diameter 5 mikrometer s/d 250 mikrometer

2.10.4.Receiver Optik

Receiver optik adalah perangkat yang bertugas untuk mengubah sinyal

optik menjadi informasi di penerima. Receiver ini langsung mengubah pulsa optik

mejadi pulsa elektrik secara langsung, seperti diperlihatkan pada Gambar 2.11 [3].

Gambar 2.11. Skema Penerima Sistem Optik

Untuk keperluan deteksi sinyal multi Gbps, meningkatnya noise

bandwidth akan membatasi sensitivitas receiver. Untuk meningkatkan sensitivitas

receiver, dapat digunakan Avalanche Photo Diode (APD) dan forward error

correction. Avalanche Photo Diode dapat meningkatkan sensitivitas receiver

hingga 10 dB sedangkan forward error correction dapat meningkatkan

sensitivitas receiver hingga 4 dB lebih [3].

2.11. Prinsip Kerja Transmisi Pada Serat Optik

Berbeda dengan sistem transmisi yang menggunakan gelombang

elektromagnetik, pada sistem transmisi serat optik yang bertugas membawa sinyal

informasi adalah gelombang cahaya. Berikut ini adalah proses yang terjadi pada

sistem transmisi serat optik dengan sinyal yang ditransmisikan berupa sinyal

suara.

Pertama-tama mikrofon mengubah sinyal suara menjadi sinyal listrik.

Sinyal listrik ini kemudian dibawa oleh gelombang cahaya melalui serat optik

ujung lain dari serat. Sinyal listrik termodulasi diubah menjadi gelombang cahaya

pada transmitter dan kemudian diubah kembali menjadi sinyal listrik pada

receiver. Pada receiver sinyal listrik diubah menjadi gelombang suara.

Tugas untuk mengubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau sebaliknya

dapat dilakukan dengan menggunakan komponen elektronik yang dikenal dengan

nama optoelectronic pada setiap ujung serat optik.

Prinsip kerja transmisi pada serat optik dapat dilihat dengan blok diagram

yang ditunjukkan pada Gambar 2.12 [10].

Gambar 2.12. Blok Diagram Prinsip Kerja Transmisi Pada Serat Optik

Berikut ini penjelasan dari blok diagram prinsip kerja transmisi pada serat

optik yaitu [10]:

1. Pada arah kirim, input sinyal yang berasal dari perangkat multiplex digital

akan diteruskan ke rangkaian elektronik untuk menjalani perbaikan

karakteristik dan mengubah kode sinyal yang masuk tersebut menjadi binary.

2. Selanjutnya sinyal binary tersebut diteruskan ke rangkaian sumber optik,

dimana dalam rangkaian ini sinyal binary dengan daya listrik akan diubah

3. Dari sumber optik, kemudian sinyal akan diteruskan ke detektor optik melalui

kabel serat optik.

4. Pada arah terima, sinyal dengan daya optik yang diterima dari sumber optik

melalui kabel serat optik akan diubah menjadi sinyal dengan daya listrik.

5. Selanjutnya sinyal dengan daya listrik tersebut diteruskan ke rangkaian

elektronik untuk didekodekan kembali ke sinyal.

6. Dari rangkaian elektronik, sinyal tersebut diteruskan ke demultipleks digital.

Dalam perjalanan dari transmiter menuju ke receiver akan terjadi

redaman/rugi cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya.

Oleh sebab itu, bila jarak antara transmiter dan receiver ini terlalu jauh akan

diperlukan sebuah atau beberapa perangkat pengulang (regenerative repeater)

yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami

redaman [10].