Teori Perambatan Gelombang
Pemantulan Sempurna (Total Internal Reflection)
Serat Optik bisa juga disebut serat kaca yang memang terbuat dari kaca. Serat kaca ini merupakan serat yang dibuat secara khusus dengan proses yang cukup rumit yang kemudian dapat digunakan untuk melewati data yang akan dikirim atau diterima.
Jadi Serat Optik adalah kabel 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. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.
Jika dibandingkan dengan Kabel Tembaga keunggulan serat optik lebih besar. Serat optik membawa sistem informasi dalam bentuk sinyal cahaya, daya listrik yang dibutuhkan relatif tidak terlalu besar. Sinyal cahaya yang relatif lebih kebal terhadap gangguan dari luar tidak perlu ditransmisikan dengan daya listrik yang tinggi seperti yang terjadi pada media komunikasi kabel tembaga. Hanya butuh daya yang rendah saja, maka sinyal informasi bisa tiba di tujuan dengan cepat. Kemudian media serat optik ini tidak digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal listrik, maka bisa dipastikan didalam jalur komunikasi ini tidak akan tersengat listrik sekecil apapun. Dengan demikian, media ini tidak akan mengalami kepanasan dan penipisan akibat tegangan listrik yang lewat di dalamnya. Ini menandakan media serat optik akan jauh lebih berumur panjang dibandingkan kabel tembaga biasa (No Name, 1999).
Konfigurasi Dasar Sistem Komunikasi Fiber Optik
Sistem Komunikasi Fiber optik terdiri dari 3 komponen utama yaitu:
a. Transmitter berupa Laser Diode ( LD ) dan Light Emmiting Diode (LED)
b. Media transmisi berupa fiber optik
c. Receiver yang merupakan detektor penerima
2.2.1. 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 LED ( light emmiting diode ) yang pemakaiannya disesuaikan dengan sistem komunikasi yang diperlukan. 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. LED digunakan untuk sistem komunikasi jarak sedang dan dekat agar sistem dapat ekonomis dan efektif karena LED lebih mudah pembuatanya, sehingga harganyapun lebih murah.
2.2.2. Media Transmisi Serat Optik
Fungsinya untuk menyalurkan informasi (suara, gambar, data) antar titik yang terdapat pada jaringan telekomunikasi.
Receiver
Receiver atau bagian penerima terdiri dari 2 bagian yaitu detektor penerima dan rangakaian elektrik
a. Detektor penerima berfungsi untuk mengkap cahaya yang berupa gelombang optik pembawa informasi, dapat berupa PIN diode atau APD (Avalance Photo Diode) pemilihannya tergantung keperluan sistem komunikasinya.
b. Rangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi cahaya pembawa informasi terhadap data informasi terhadap data informasi yang dibawa dengan melakukan regenerasi timing, regenerasi pulse serta konversi sinyal elektrik ke dalam interface V.28 yang berupa sinyal digital dan sebaliknya.
Atenuasi (Loss)
Atenuasi adalah besaran pelemahan energi sinyal informasi dari fiber optik yang dinyatakan dalam dB dan disebabkan oleh 3 faktor utama yaitu absorpsi, hamburan (scattering) dan mikro-bending. Gelas yang merupakan bahan pembuat fiber optik biasanya terbentuk dari silicon-dioksida (SiO2). Atenuasi menyebabkan pelemahan energi sehingga amplitudo gelombang yang sampai pada penerima menjadi lebih kecil dari pada amplitudo yang dikirimkan oleh pemancar. Cahaya yang sedang merambat dalam sebuah serat optik teratenuasi seperti: kehilangan energi. Kehilangan ini harusnya dijaga seminimal mungkin sehingga untuk jarak yang sangat jauh dapat dicapai tanpa menggunakan instrumen tambahan. Atenuasi dari serat optik merupakan parameter yang penting dalam merancang jaringan komunikasi kabel. Hal ini terutama disebabkan proses fisika seperti absorbsi dan scattering/hamburan.
Besarnya kehilangan cahaya (energi) tergantung kepada hal-hal lain yang merupakan fungsi dari panjang gelombang cahaya tersebut. Oleh karena itu sangat penting untuk mengukur atenuasi dari serat optik secara spektrum seperti fungsi dari panjang gelombang untuk mendapatkan panjang gelombang dengan atenuasi lemah yang cocok untuk aplikasi komunikasi optik.
Sementara itu proses absorbsi hanya terjadi pada panjang gelombang tertentu yang disebut sebagai pita absorbsi (misalkan: absorbsi OH pada panjang gelombang 1390 nm). Kehilangan cahaya karena hamburan terjadi pada semua panjang gelombang karena hamburan pada serat optik merupakan hasil dari fluktuasi (homogen) densitas dengan dimensi lebih kecil dari panjang gelombang cahaya, hukum Scattering Rayleigh dapat digunakan untuk mendiskripsikan proses ini. Dapat dikatakan kenaikan panjang gelombang akan menyebabkan pelemahan hamburan/scattering loss (λ) menurun. Misalkan: pada panjang gelombang 1300 nm scattering loss hanya mencapai 18% nya saja, pada panjang gelombang 850 dan 1550 nm scattering lossnya hanya 9% saja (John et al, 1987).
Pengoperasian kabel serat optik pada panjang gelombang ini oleh karenanya merupakan sebuah keuntungan. Jika perambatan cahayanya itu seperti aliran tunak maka dapat dilihat bahwa daya dari pandu cahaya itu akan turun secara eksponensial dengan perkalian L:
P(L) = P(0) 10αL/10
αL = 10 log P(0)/P(L);
dimana: α koefisien atenuasi dlm dB/km
L panjang serat optik dlm km
Faktor-faktor yang menyebabkan Atenuasi (Loss) adalah:
a. Absorpsi.
Absorpsi merupakan sifat alami suatu gelas. Pada daerah-daerah tertentu gelas dapat mengabsorpsi sebagian besar cahaya seperti pada daerah ultraviolet contohnya inframerah. Spektrum gelombang Elektromagnetik dimulai dari frekuensi rendah sampai frekuensi tertinggi, dimana letak range frekuensi spektrum infra merah yang dapat ditransminsi (bandwith).
a. Hamburan Rayleigh
Seberkas cahaya yang melalui suatu gelas dengan variasi indeks bias disepanjang gelas tadi, sebagian energinya akan hilang dihamburkan oleh benda benda kecil yang ada di dalam gelas. Hamburan yang disebabkan oleh tumbukan cahaya dengan partikel tersebut dinamakan hamburan Rayleigh.
