Revolusi Dunia Telekomunikasi Dengan Fiber Optik

Perkembangan bidang teknologi telekomunikasi saat ini telah mempermudah penggunanya dengan biaya yang lebih ekonomis, kualitas layanan yang bagus, cepat, lebih aman, serta kapasitas yang besar untuk mentransmisikan informasi. Berkembangnya teknologi telekomunikasi dengan kecepatan yang signifikan juga telah memperluas kapabilitas sistem transmisi dengan menggunakan teknologi fiber optik.

Akibat dari perkembangan teknologi tersebut, terjadilah transformasi besar-besaran dari jaringan analog menjadi jaringan digital. Perubahan ini berkontribusi pada peningkatan kualitas dan jumlah informasi yang dapat ditransmisikan sehingga dapat menjaga biaya operasional dan biaya pemeliharaan menjadi lebih hemat. Di jaringan digital, fiber optik berfungsi sebagai medium yang membawa gelombang cahaya. Fiber optik yang terbuat dari bahan kaca atau silika berukuran kecil dan sangat ringan ini mampu menghantarkan informasi dalam volume besar dan minim gangguan dari interferensi medan listrik.

Sejarah Perkembangan Awal Fiber Optik

Sejak zaman dahulu, cahaya sudah digunakan sebagai medium penghantar informasi, kemudian pada tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali eksperimen dengan mentransmisikan cahaya melalui bahan yang dikenal dengan fiber optik. Perkembangan berikutnya terjadi ketika para ilmuwan dari Inggris pada tahun 1958 mengemukakan konsep prototipe fiber optik yang masih digunakan hingga saat ini, yang terdiri dari inti fiber kaca yang dilapisi dengan lapisan fiber kaca lainnya. Kemudian, pada awal tahun 1960-an, sebuah terobosan menakjubkan terjadi di Asia, tepatnya ketika para ilmuwan Jepang berhasil menciptakan varian fiber optik yang dapat mentransmisikan gambar.

Di sisi lain, para ilmuwan tidak hanya berupaya untuk mengarahkan cahaya melewati fiber optik, tetapi juga berusaha untuk “menjinakkan” cahaya. Usaha keras tersebut membuahkan hasil ketika pada sekitar tahun 1959, laser berhasil ditemukan. Laser beroperasi pada spektrum frekuensi yang terlihat, sekitar 1014 Hertz hingga 15 Hertz atau ratusan ribu kali lebih dari frekuensi gelombang mikro.

Pada awal perkembangannya, peralatan penghasil sinar laser masih tidak praktis, merepotkan dan hanya bisa berfungsi pada suhu yang sangat rendah. Pancaran sinarnya pun belum bisa terpancar secara lurus, bahkan di bawah kondisi cahaya yang sangat terang sekalipun sinarnya cenderung melengkung mengikuti densitas atmosfer. Pada saat itu pancaran sinar laser yang ditembakan sejauh 1 km bisa berakhir di banyak titik tujuan dengan deviasi beberapa meter. Kemudian pada tahun 60-an telah ditemukan fiber optik dengan sifat tingkat kemurnian yang tinggi, sangat jernih dan tidak menghantarkan listrik.

Setelah melalui serangkaian percobaan, pada tahun 1968, fiber optik telah mengalami perkembangan yang signifikan di pengembangan teknologi material, pemurnian fiber optik dan penurunan tingkat atenuasi hingga 1dB/km.

Prinsip Kerja Sistem Komunikasi Fiber Optik

Sistem transmisi fiber optik tidak menggunakan gelombang elektromagnetik sebagai gelombang pembawanya melainkan menggunakan sumber optik, detektor optik dan fiber optik dengan panjang gelombang cahaya 850nm, 1.300nm, 1550nm. Prinsip kerjanya dimulai dari pemancar optik yang akan mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog kemudian diteruskan melalui fiber optik dari transmitter menuju receiver yang terletak pada ujung lainnya. Sinyal gelombang yang diterima receiver akan diubah lagi menjadi sinyal digital.

 

1. 1. Sinyal awal yang berbentuk sinyal digital akan ditampung di multiplex digital kemudian sinyal diubah menjadi gelombang cahaya oleh transducer electrooptic.

1. 1. Gelombang cahaya akan ditransmisikan melalui kabel fiber optik menuju receiver yang terletak pada ujung fiber optik lainnya.

1. 1. Pada receiver, sinyal optik akan diubah oleh tranducer optoelectronic menjadi sinyal digital.

Selama perjalanan dari transmitter ke receiver, akan terjadi penurunan intensitas atau redaman cahaya sepanjang kabel fiber optik dan pada konektor-konektornya. Karena itu, jika jarak antara pemancar dan penerima terlalu panjang, akan diperlukan satu atau beberapa perangkat repeater (regenerative repeater) yang berfungsi untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah melemah.

Karakteristik Komunikasi Fiber Optik

Berdasarkan susunan index bias, fiber optik memiliki profil indeks bias dan mode gelombang yang berbeda terjadi pada perambatan cahaya, maka jenis susunan indeks bias dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu:

Single Mode Step Index

Pada tipe single mode step index, baik core maupun cladding terbuat dari kaca silika. Ukuran core yang lebih kecil dibandingkan dengan pelindungnya dirancang khusus untuk mengurangi redaman transmisi yang disebabkan oleh fading. Single mode step index memiliki karakteristik:

 

• • Diameter core yang kecil dibandingkan cladding nya.

• • Ukuran diameter core antara 8 μm – 12 μm.

• • Cahaya hanya merambat dalam satu mode, sejajar dengan sumbu serat.

• • Memiliki redaman yang kecil.

• • Memiliki bandwidth yang lebar.

• • Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi.

Multi Mode Step Index

Pada fiber optik multi mode step index fiber, diameter core lebih besar daripada diameter cladding. Akibat dari ukuran diameter inti yang besar ini adalah terjadinya redaman akibat dispersi waktu saat transmisi yang signifikan. Multi mode step index mempunyai karakterisik:

 

• • Indeks bias core konstan.

• • Ukuran core besar (50 – 125 mm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis.

• • Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki inti yang besar.

• • Sering terjadi dispersi.

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

• • Harga relatif murah.

Multi Mode Graded Index

Pada multi mode tipe graded index, core terdiri dari berbagai lapisan kaca fiber yang masing-masing memiliki indeks bias yang berbeda-beda. Indeks bias paling tinggi berada di tengah-tengah core dan secara bertahap menurun hingga mencapai batas antara core dan cladding. Akibatnya, dispersi waktu dari berbagai mode cahaya yang merambat melalui fiber tersebut berkurang, sehingga cahaya dapat sampai di tujuan pada waktu yang sama. Multi mode graded index mempunyai karakteristik sebagai berikut:

 

• • Cahaya dapat merambat karena difraksi yang terjadi di dalam core, sehingga perambatan cahaya berlangsung sejajar dengan sumbu fiber.

• • Dispersi minimum sehingga bagus digunakan pada jarak menengah.

• • Ukuran diameter core 50 μm – 100 μm yang terbuat dari bahan silica glass.

• • Core terdiri dari sejumlah lapisan fiber kaca yang memiliki indeks bias yang berbeda.

Untuk menunjang sistem yang mentransmisikan informasi dengan kapasitas yang tinggi, maka pemilihan jenis fiber optik yang tepat sebagai media transmisi menjadi hal yang sangat penting untuk diperhatikan.

Kelebihan dan Kekurangan Kabel Fiber Optik

Keunggulan yang dimiliki kabel fiber optik yaitu:

 

1. 1. Memliki bandwidth yang lebar.

1. 1. Tidak dapat mengaliri arus listrik.

1. 1. Crosstalk yang rendah.

1. 1. Tahan terhadap temperatur yang tinggi.

1. 1. Tahan terhadap oksidasi.

Selain memiliki kelebihan, kabel fiber optik juga memiliki kekurangan, yaitu:

 

1. 1. Konstruksi fiber optik yang lemah dan rentan.

1. 1. Karakteristik transmisi yang dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang berlebihan.

1. 1. Tidak dapat dialiri arus listrik secara langsung, sehingga tidak dapat memberikan catuan pada pemasangan repeater.

1. 1. Instalasinya lebih kompleks.

Redaman Fiber Optik

Resistansi dari konduktor tembaga menyebabkan sebagian energi listrik yang mengalir melalui kabel hilang. Demikian pula, core dari kabel fiber optik menyerap sebagian dari energi cahaya, yang diartikan sebagai redaman kabel. Satuan yang digunakan untuk mengukur redaman pada fiber optik adalah dB per kilometer (dB/km). Redaman dipengaruhi oleh beberapa faktor, namun yang paling mendasar adalah redaman bergantung pada panjang gelombang cahaya yang digunakan.

Berdasarkan rekomendasi Fiber Optic Association EIA/TIA 568, kabel fiber optik harus mempunyai koefisien redaman 0,5 dB/km untuk panjang gelombang 1310 nm dan 0,4 dB/km untuk panjang gelombang 0,5 nm. Namun besar nilai koefisien bukan merupakan hal yang mutlak, karena harus mempertimbangkan proses pabrikasi, desain & komposisi fiber.

Faktor Yang Mempengaruhi Besar Redaman

Faktor Intrinsik

Ada beberapa faktor intrinsik dari serat optik yang menyebabkan redaman yaitu:

1. Absorption (penyerapan), peristiwa ini terjadi akibat ketidakmurnian bahan fiber optik yang digunakan. Ketika cahaya bertemu dengan partikel dari unsur yang tidak murni, maka sebagian dari cahaya tersebut akan terserap.

2. Scattering (penghamburan), fenomena ini terjadi ketika cahaya yang merambat dalam materi dihamburkan ke berbagai arah akibat struktur materi serat yang tidak murni. Umumnya, penghamburan ini terjadi hanya pada lokasi-lokasi tertentu dalam bahan, dan ukuran area yang terpengaruh oleh perubahan efek cahaya yang terpencar sangat kecil, yaitu kurang dari satu panjang gelombang cahaya.

3. Microbending (pembengkokan pada saat pembuatan serat optik), masalah ini muncul dalam proses pembuatan kabel. Penyebab umum yang ditemui adalah perbedaan tingkat pemuaian (dan penyusutan) antara serat optik itu sendiri dan lapisan-lapisan pelindung luar (jaket). Ketika kabel serat optik terpapar suhu yang terlalu rendah, baik lapisan jaket maupun bagian inti/mantel akan mengalami penyusutan dan memendek, yang dapat menyebabkan bergesernya dari posisi semula relatif terhadap satu sama lain dan menciptakan lekukan-lekukan yang disebut microbend.

4. Un-Centered Core, ketidaksempurnaan pembuatan serat optic juga memungkinkan core tidak berada di sumbu serat atau diameter core tidak bulat (non-circular). Apabila kedua serat yang memiliki core tidak berada pada sumbu serat (un-centered) dan core tidak bulat tersebut disambungkan maka akan menimbulkan redaman (loos).

Faktor Ekstrinsik

Ada beberapa faktor intrinsik dari serat optik yang menyebabkan redaman yaitu:

 

1. 1. Refleksi Fresnel terjadi karena adanya celah udara, sehingga cahaya harus melewati dua interface yang memantulkan sebagian cahaya karena perubahan indeks bias dari inti ke udara dan kembali ke inti lagi.

1. 1. Mode Coupling terjadi akibat adanya sambungan antara sumber/detektor optik dengan serat optik. Macrobending, atau lekukan tajam pada kabel serat optik, dapat menyebabkan rugi daya yang signifikan, dan bahkan dapat mengakibatkan kerusakan mekanis seperti pecahnya serat optik. Rugi daya yang dihasilkan dari melengkungkan sepotong pendek serat optik bisa jadi lebih besar daripada total rugi daya yang terjadi pada seluruh panjang kabel serat optik sepanjang 1 km yang terpasang secara normal.

Di tengah pesatnya perkembangan teknologi informasi, fiber optik telah menjadi kunci utama dalam mewujudkan komunikasi yang lebih cepat, stabil, dan efisien. Perkembangan ini bukan hanya sekedar kemajuan teknologi, tapi sebuah lompatan besar menuju era baru di mana setiap informasi dapat diakses dalam sekejap mata.

Daniz, dengan pengalaman dan keahliannya dalam instalasi fiber optik, siap membantu Anda menavigasi era digital ini dengan lebih lancar dan tanpa hambatan. Kami sudah melakukan instalasi fiber optik diberbagai tempat di wilayah Balikpapan, Samarinda, Penajam Paser Utara, Tenggarong dan seluruh wilayah Kalimantan Timur. Langsung hubungi kami melalui 0811 5422 582 untuk informasi lebih lengkap.