FO-1 Konsep Dasar Kabel Serat Optik

(1)

KONSEP PERAMBATAN CAHAYA

JENIS SERAT OPTIK

STRUKTUR SERAT OPTIK

JENIS KABEL DAN KODE WARNA

PARAMETER KABEL OPTIK

AGENDA :

1 2 3 4 5

(2)

Page : 2

Cahaya merambat dalam suatu medium dengan

tiga cara :



_{Merambat Lurus.}



_Dibiaskan.

(3)

Garis normal i1 i3 i2 r3 = 90 0 r2 r1 i4 r4 i1 i < r < r1

n

1 [ air ]

n

2 [ udara ]

n

1

> n

₂ n1 Sin i = n2 Sin r Bd bt

(4)

Page : 4 coating cladding core 3 2 1

Sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami refleksi/refraksi 1

Sinar mengalami refleksi total karena memiliki sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat melalui pantulan-pantulan. 2

Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis

3

Perambatan cahaya dalam serat optik

(5)



_{Step index multimode (SI MM)}



_{Graded index multimode (GI MM)}



_{Step index singlemode (SI SM)}

(6)

Page : 6

n₂ n₁ Profil indeks bias

50 m 125 m

 _{Indeks bias core konstan.}

 _{Ukuran core besar (50}_{m) 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.

Step Index Multimode (SI MM)

(7)

50 m 125 m

profil index bias

 _{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 grade index multimode (GI MM)

(8)

Page : 8

PROPAGASI CAHAYA

MULTI MODE GRADED INDEX

(9)

 _{Serat optik SI monomode memiliki diameter core yang}

sangat kecil dibandingkan ukuran claddingnya.

 _{Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar}

dengan sumbu serat optik.

 _{Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi.}

9 m 125 m profil

indeks bias

Serat optik step index single mode (SI SM)

(10)

Page : 10

MENU DKSO

SI MM

GI MM

SI SM

Diameter core

besar

Core terdiri dari

sejumlah lapisan

Diameter core

yang sangat

kecil

Digunakan

untuk jarak

pendek

Digunakan

untuk jarak

jauh

Digunakan

untuk jarak

sangat jauh

Harga murah

Harga mahal

Harga sedang

(11)



_{Susunan Serat Optik}

(12)

Page : 12

Susunan Serat Optik

coating cladding

core

Gambar 1: Struktur Dasar Serat Optik

Core (inti) : berfungsi untuk menentukan cahaya

merambat dari satu ujung ke ujung lainnya.

Cladding (lapisan) : berfungsi sebagai cermin, yakni

memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya.

Coating (jaket) : berfungsi sebagai pelindung mekanis

sebagai pengkodean warna.

Indek bias (n) Core selalu lebih besar daripada indek bias Cladding (Nc > Nd)

Struktur Dasar Serat Optik

Core (Inti)

Cladding (lapisan) Coating (jaket)

(13)

Core

 _{Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi}

 _{Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan}

cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini.

 _{Memiliki diameter 10 mm ~ 50 mm. ukuran core sangat}

mempengaruhi karakteristik serat optik. Cladding

Cladding

 _{Terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil dari}

core

 _{Merupakan selubung dari core}

 _{Hubungan indeks bias antara core dan cladding akan}

mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis).

Coating

 _{Terbuat dari bahan plastik.}

 _{Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.}

(14)

Page : 14

Macam Serat Optik menurut susunannya :

a. Single core

b. Ribbon

Single Core Ribbon

coating cladding

core

(15)



_{Jenis Kabel Serat Optik}



_{Kode Warna pada Serat}

Optik



_Penandaan

_Kabel

_Serat

(16)

Page : 16

KABEL SERAT OPTIK

Ada dua jenis kabel optik, yaitu : 1. PIPA LONGGAR (Loose Tube).

Serat optik ditempatkan di dalam pipa longgar (loose tube) yang terbuat dari bahan PBTP (Polybutylene Terepthalete) dan berisi jelly.

Saat ini sebuah kabel optik maksimum mempunyai kapasitas 8 loose tube, di mana setiap loose tube berisi 12 serat optik.

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.

(17)

Penampang Kabel Optik Jenis Loose Tube

(18)

Page : 18

Penampang Kabel Optik Jenis Slot

(19)

Sesuai dengan konstruksinya kabel optik terdiri dari :

a. Kabel duct

b. Kabel tanah

c. Kabel atas tanah

d. Kabel rumah

KONSTRUKSI KABEL OPTIK

(20)

Page : 20

(21)

(22)

Page : 22

Konstruksi dasar Kabel Optik Atas Tanah

(23)

(24)

Page : 24

Konstruksi Dasar Kabel Rumah (8 s/d 12 fiber)

(25)

(26)

Page : 26

Karakteristik Mekanis :

1. Fiber Bending (tekukan Serat)

Tekukan serat yang berlebihan (terlalu kecil) dapat mengakibatkan bertambahnya optical loss. 20 D

2. Cable Bending (tekukan Kabel)

Tekukan kabel pada saat instalasi harus di jaga agar tidak terlalu kecil, karena hal ini dapat memerusak serat sehingga menambah optical loss. Min 20 D

3. Tensile Strength

Tensile strength yang berlebihan dapat merusakan kabel atau serat.

4. Crush

Crush atau tekanan yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah, sehingga dapat menaikkan optical loss

5. Impact

Impact adalah beban dengan berat tertentu yang dijatuhkan dan mengenai kabel optik. Berat beban yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah, sehingga dapat menaikkan optical loss.

6. Cable Torsion

Torsi yang diberikan kepada kabel dapat merusak selubung kabel dan serat

(27)

Kode warna serat

1 2 3 4 5 6

Biru Oranye Hijau Coklat Abu-abu Putih

7 8 9 10 11 12

(28)

Page : 28

Kode warna tabung

(29)

Kabel Optik harus diberi tanda pengenal yang tidak mudah hilang yang tertera pada kulit kabel di sepanjang kabel.

Adapun tanda pengenal tersebut meliputi : - Nama pabrik pembuat

- Tahun pembuatan * Tipe serat optik :

- SM = Single Mode - GI = Graded Indeks - SI = Step Index

* Pemakaian kabel optik : - D = Duct

- A = Aerial - B = Buried - S = Submarine - I = Indoor

(30)

Page : 30

- LT = Loose tube - SC = Slotted core - TB = Tight Buffered * Struktur penguat :

- SS = Solid Steel Core - WS = Standred Wire Steel - GRP = Glass Reinforced Plastik

Panjang tanda pengenal kabel termasuk nama pabrik dan tahun pembuatan adalah satu meter.

Contoh: SM-D-LT SS 6-3T 2Q

Length mark Length mark

SMD-LT SS6-3T 2Q, adalah tanda pengenal kabel optik single mode untuk pemakaian duct dengan jenis loose tube, struktur penguatnya Solid State Core, jumlah serat adalah 6 dengan 3 buah loose tube dan juga mempunyai 2 quad kabel tembaga

(31)

a. 1310 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics Rec. ITU-T G.652

b. Dispersion Shifted Fibre and Cable Characteristics

c. 1550 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics

d. Rugi rugi serat optik

(32)

Page : 32

Number Characteristic Value

1 Fibre type Single mode

2

Mode Field diameter (1310 nm)

9.3 ± 0.5 _m 3 Mode field concentricity error Not exceed 1 _m

4 Cladding diameter 125 ± 2 _m

5 Cladding non circularity < 2%

a. 1310 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics

Rec. ITU-T G.652

Table I.A

(33)

1 Maximum Attenuation at 1310 nm 0.4 dB/Km

2 Maximum Attenuation at 1550 nm 0.3 dB/Km*

3 Maximum chromatic dispersion at 1310 nm 3.5 ps/ (nm.km) 4 Maximum chromatic dispersion at 1550 nm 20 ps/ (nm.km) 5 Min. Bending radius at full tensile strength 20 x cable OD 6 Maximum cut-off wavelength at 1310 nm (cc) 1270 nm 7 Zero Dispersion Wavelength (0) 1300 - 1324 nm 8 Slope at Zero Dispersion Wavelength (S0)  0.093 ps/ (nm² km)

Table II.A

(34)

Page : 34 Number Characteristic Value

1 Fibre type Single mode 2 Mode Field diameter

(1550 nm)

7.0 - 8.3 ± 0.5 _m 3 Mode field concentricity error Not exceed 1 _m 4 Cladding diameter 125 ± 2 _m 5 Cladding non circularity < 2%

Table I.B

Typical Fibre Construction

1 Maximum Attenuation at 1310 nm 0.4 dB/Km 2 Maximum Attenuation at 1550 nm 0.25 dB/Km* 3 Maximum chromatic dispersion at 1550 nm 3.5 ps/ (nm.km) 4 Min. Bending radius at full tensile strength 20 x cable OD 5 Zero Dispersion Wavelength (0) 1550 ± 15 nm

6 Slope at Zero Dispersion Wavelength (S0)  0.085 ps/ (nm² km)

Table II.B

(35)

1 Fibre type Single mode

2

Mode Field diameter (1310 nm)

9.3 ± 0.5 _m 3 Mode field concentricity error Not exceed 1 _m

4 Cladding diameter 125 ± 2 _m

5 Cladding non circularity < 2%

c. 1550 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics

Table I.C

(36)

Page : 36

Number

Characteristic

Value

1 Maximum Attenuation at 1310 nm

0.4 dB/Km

2 Maximum Attenuation at 1550 nm

0.2 dB/Km*

3 Maximum chromatic dispersion at 1310 nm

3.5 ps/ (nm.km)

4 Maximum chromatic dispersion at 1550 nm

20 ps/ (nm.km)

5 Min. Bending radius at full tensile strength

20 x cable OD

6 Maximum cut-off wavelength at 1550 nm

region (



_cc

)

1530 nm

7 Maximum Dispersion-slope at 1550 nm

Wavelength

0.06 ps/(nm²km)

Table II.C

(37)

Coupling loss with emitting element Fresnel reflection Absorbtion loss Scattering due to structure disuniformity Micro bending loss

Radiation loss due to bends

Rayleigh scattering

Pressure from the side (Lateral pressure)

Splicing loss

Fresnel reflection

Coupling loss with receiving element

Daya kirim

Daya tr

(38)

Page : 38

DISPERSI



_{Dispersi dapat didefinisikan sebagai lebar pulsa cahaya output yang}

dihasilkan oleh sebuah pulsa input ideal dengan lebar mendekati

nol.



_{Pulsa-pulsa yang melebar dapat menyatu dengan pulsa yang}

terdahulu dan berikutnya.

a) DISPERSI ANTAR MODE (Intermodel Dispersion)

Dispersi pada

FO

(39)



Terjadi karena banyaknya mode dalam sebuah serat



Waktu tempuh masing-masing mode berbeda



Pulsa yang diterima adalah penjumlahan dari pulsa-pulsa

mode, dimana masing-masing diperlambat dengan waktu

yang berbeda.



Keterlambatan total yang terpendek adalah yang

merambat lurus.



Dispersi sangat berpengaruh pada serat multi mode.

(40)

Page : 40

• Disebabkan karena cahaya yang masuk kedalam serat

terdiri dari beberapa panjang gelombang.

Dispersi ini berhubungan lebar spektrum panjang

gelombang

Dispersi ini umumnya diberikan dalam bentuk : ps/km.nm

• _{Pada serat optik single mode, dispersi ini yang}

berpengaruh.

DISPERSI BAHAN

(chromatic Dispersion)

(41)

• Konversi sinyal electric optic • Type : L E D LASER • Media transmisi sinyal optik • Type : Multimode Singlemode • Konversi sinyal optic electric • Type : P I N A P D KOMPOSISI DASAR SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK KOMPOSISI DASAR SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

LED : Light Emitting Diode

• Konversi sinyal optic elec optic • Media transmisi sinyal optik • Type : Multimode Singlemode E/O

optical fiber optical fiber

repeater

light source detector

o/e e/o

(42)

Page : 42

SUMBER OPTIK

 Sumber optik pada sistim transmisi serat optik berfungsi sebagai

pengubah besaran sinyal listrik / elektris menjadi sinyal cahaya (E/O

converter).

 Tedapat dua jenis sumber optik yaitu

LED

dan

Diode Laser

.

 Pemilihan dari sumber cahaya yang akan digunakan bergantung pada bit

rate data yang akan ditransmisikan dan pertimbangan ekonomi (harga

dari sumber optik).

(43)

LED (Light Emitting Diode)

* LED merupakan diode 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 serat 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.

(44)

Page : 44 Diode LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation)

* Diode laser merupakan diode semikonduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme pancaran/ emisi terstimulasi (stimulated emmision).

* Cahaya yang dipancarkan oleh diode laser bersifat koheren.

* Diode 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 diode laser adalah -12 s/d + 3 dBm.

* Karakteristik arus kemudi daya optik diode laser tidak linear.

* Kinerja (keluaran daya optik, panjang gelombang, umur) dari diode laser sangat dipengaruhi oleh temperatur operasi.

(45)

Detektor Optik / Photodetector

* Photodetector berfungsi mengubah variasi intensitas optik/ cahaya menjadi variasi arus listrik.

* Karena perangkat ini berada di ujung depan dari penerima optik maka photodetector harusmemiliki kinerja yang tinggi.

* Persyaratan kinerja yang harus dipenuhi oleh photo diode meliputi : - Memiliki sensitivitas tinggi,

- Memiliki lebar-bidang atau kecepatan response/ tanggapan yang cukup untuk mengakomodasi bit rate data yang diterima,

- Hanya memberikan noise tambahan minimum - Tidak peka terhadap perubahan suhu.

(46)

Page : 46

* Pada sistim transmisi serat optik digunakan dua jenis photodetector yaitu : - Diode PIN/ FET (Positive Intrinsic Negative/ Field Effect Transistor) - APD (Avalanche Photo-Diode).

* Photodiode dioperasikan pada prategangan balik.

* Cahaya yang diterima akan diubah menjadi arus listrik, pada tahanan RL arus tersebut diubah menjadi besaran tegangan.

* Perbandingan arus yang dihasilkan photodetector terhadap daya optical yang diterima disebut Sensitivitas optik dan dinyatakan dalam satuan A/W.

* Sensitivitas suatu photodetector sangat bergantung pada panjang gelombang operasi dan bahan photodetector.