BAB 2

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Dasar Sistem Komunikasi Serat Optik
Sistem komunikasi optik adalah suatu sistem komunikasi yang media
transmisinya menggunakan serat optik. Pada prinsipnya sistem komunikasi serat
optik terdiri dari pengirim yaitu berupa Laser Diode atau Laser LED, media
transmisi yaitu serat optik dan penerima yaitu detektor optik.
Pada sistem komunikasi serat optik dipergunakan sinyal listrik sebagai
sinyal masukan, yang oleh sumber optik diubah menjadi sinyal optik. Sinyal optik
ini yang kemudian disalurkan melalui serat optik dan pada ujung penerima diubah
kembali menjadi sinyal listrik oleh detektor optik.
Sistem komunikasi optik secara umum seperti terlihat pada gambar 2.1
terdiri dari :
1. Sumber informasi
Sumber informasi adalah pesan atau informasi asli yang akan disampaikan
ke tujuan.
5
2. Pemancar Optik
Pemancar (transmitter) mengubah sinyal informasi listrik menjadi sinyal
optik yang sesuai.
3. Media Perantara
Media perantaranya adalah berupa kabel serat optik. Kabel serat optik ini
terdiri dari satu atau beberapa serat optik yang berfungsi sebagai pemandu
gelombang sinyal optik.
4. Penerima Optik
Penerima optik berfungsi menerima informasi yang dikirimkan dari sumber
cahaya melalui kabel serat optik, dan kemudian mengubahnya kembali ke
dalam bentuk sinyal listrik untuk disampaikan ke tujuan.
5. Tujuan
Informasi yang dikirimkan sampai di tujuan.
Sumber
Informasi
Tujuan
Serat Optik
Pemancar
Optik
Penerima
Optik
Gambar 2.1 Dasar Sistem Komunikasi Optik
2.2 Struktur Dasar Serat Optik
Struktur dasar dari serat optik pada umumnya seperti terlihat pada gambar
2.2 terdiri dari 3 bagian, yaitu:
6
1.
Inti atau Core berfungsi sebagai pemandu gelombang untuk menyalurkan
cahaya informasi.
2.
Lapisan selubung atau Cladding berfungsi untuk menjaga agar cahaya tetap
berada pada inti.
3.
Lapisan pelindung atau Coating yang fungsinya adalah melindungi lapisan
di dalamnya dari tekanan mekanis.
Gambar 2.2 Struktur Dasar Serat Optik
2.3 Jenis – Jenis Serat Optik
Berdasarkan karakteristiknya maka jenis serat optik secara umum dapat
dibagi menjadi 3, yaitu :
a. Serat optik moda tunggal step indeks
Serat optik moda tunggal atau single mode mempunyai diameter inti sekitar
8 – 12 µm serta selubung 125 µm. Redaman yang terjadi pada serat ini
diisyaratkan dibawah 0,5 dB/km pada panjang gelombang 1310 nm, dan dibawah
0,2 dB/km pada panjang gelombang 1550 nm. Memiliki lebar pita frekuensi 50
7
GHz. Serat optik moda tunggal step indeks dapat dilihat pada gambar 2.3.
Indeks Profil
n2
n1
2a
Gambar 2.3 Serat Optik Moda Tunggal Step Indeks
b. Serat optik moda jamak step indeks
Pada serat jenis moda jamak step indeks memiliki diameter inti 50 – 200 µm
dengan diameter selubung sekitar 125 – 400 nm. Redaman yang dihasilkan oleh
serat jenis ini sekitar 5 – 30 dB/km dan memiliki lebar pita frekuensi 10 – 100
MHz. Panjang gelombang yang digunakan 850 nm, 1310 nm. Seperti terlihat pada
gambar 2.4.
Indeks Profil
n2
n1
2a
Gambar 2.4 Serat Optik Moda Jamak Step Indeks
c. Serat optik moda jamak graded indeks
Diameter inti dari serat optik moda jamak graded indeks adalah 50 - 100 µm
sedang diameter selubungnya 125 - 140 µm. Redaman pada serat ini diisyaratkan
di bawah 2 dB/km pada panjang gelombang 850 nm dan dibawah 0,5 dB/km pada
panjang gelombang 1310 nm. Memiliki lebar pita frekuensi 1 GHz. Serat optik
moda jamak graded indeks dapat dilihat pada gambar 2.5.
8
Indeks Profil
n2
n1
r=a
r=0
Gambar 2.5 Serat Optik Moda Jamak Graded Indeks
2.4 Kelebihan dan Kekurangan Serat Optik
Serat optik memiliki beberapa kelebihan dan kekurangan dibandingkan
dengan media transmisi lainnya, diantaranya adalah :
Kelebihan serat optik adalah :
1.
Memiliki bandwidth yang sangat lebar sehingga mampu membawa
informasi dengan kapasitas yang besar.
Dalam sistem digital dapat mencapai 1013 Hz – 1016 Hz, sehingga dapat
membawa informasi yang sangat besar setara dengan 3000 saluran
sambungan telepon.
2.
Serat optik memiliki redaman yang sangat kecil dibandingkan dengan kabel
yang terbuat dari tembaga ( copper ). Besar redaman tergantung dari jenis
serat optik yang digunakan.
3.
Bebas dari pengaruh medan listrik ( Electrical Isolation ).
4.
Ukuran fisik yang kecil dan ringan memudahkan dalam penanganan dan
instalasi.
Kekurangan serat optik adalah :
1.
Biaya yang cenderung mahal.
9
2.
Penyambungan serat optik agak sulit, memerlukan teknik dan ketelitian
yang sangat tinggi.
3.
Intensitas cahaya yang di pancarkan dapat merusak mata, jika kurang
berhati hati saat instalasi.
2.5 Degradasi Sinyal Serat Optik
Sinyal cahaya yang merambat dalam serat optik akan mengalami penurunan
kualitas (degradasi) antara lain redaman dan pelebaran pulsa.
2.5.1 Redaman atau Attenuasi
Redaman menyebabkan kekuatan signal melemah. Redaman serat optik di
sebabkan oleh 3 hal, yaitu :
a. Absorpsi / penyerapan, disebabkan penyerapan energi cahaya oleh
material serat. Penyerapan pada serat optik terjadi karena adanya ion OH
dalam inti atau pun cacat dalam komposisi serat dan ketidakmurnian atom
dari bahan serat.
b. Scattering / hamburan, terjadi karena adanya variasi dari kerapatan bahan
dan ketidakhomogenan struktur akibat cacat yang terjadi pada proses
pembuatan serat optik.
c. Bending Loss, disebabkan karena pembengkokan fiber yang membuat
cahaya tidak dapat dipantulkan sempurna oleh selubung (cladding).
Bending loss dibagi menjadi 2, yaitu : Macrobending dan Microbending.
10
2.5.2 Pelebaran pulsa atau Dispersi
Dispersi adalah pelebaran pulsa yang disebabkan oleh perbedaan
kecepatan dan lintasan gelombang cahaya dalam fiber. Ada 2 jenis dispersi, yaitu :
a.
Dispersi Intermodal
Dispersi intermodal disebabkan karena perbedaan waktu antara moda yang
satu dengan moda yang lain dalam mencapai ujung serat.
b.
Dispersi Intramodal
Dispersi intramodal atau dispersi kromatik terjadi karena ketidak
monokromatisan cahaya.
2.6 Sumber Cahaya
Sumber cahaya yang umum digunakan pada komunikasi optik adalah Laser
LED (Light Emmitting Diode) dan Laser Diode. Syarat sumber cahaya yang baik
adalah :
1. Cahaya yang dikeluarkan bersifat monokromatik ( satu frekuensi ).
2. Intensitas besar, untuk mengatasi susut daya, mudah di modulasi.
2.6.1 Laser LED ( Light Emitting Diode )
Laser LED merupakan sumber optik yang memancarkan cahaya dengan
arah sedikit menyebar dan biasa digunakan serat optik moda jamak. Cara kerja
Laser LED adalah dengan Spontaneous Emission, yaitu elektron yang dieksitasi
dari level ground akan langsung kembali ke level ground sambil melepaskan
cahaya. Gambar 2.6 adalah dasar kerja dari Laser LED.
11
Gambar 2.6 Dasar Kerja Laser LED
2.6.2 Laser Diode
Laser
adalah
sumber
gelombang
elektromagnetik
koheren
yang
memancarkan gelombang pada frekuensi infra merah dan cahaya tampak. Cara
kerja LASER adalah dengan menaikkan level energi pada elektron dengan suatu
rangsangan ( eksitasi ), kemudian akan terus berada pada level eksitasi sampai
populasi dilevel tersebut melebihi populasi di level ground. Setelah itu suatu
rangsangan akan menyebabkan semua elektron kembali ke level ground sambil
melepaskan cahaya dalam intensitas yang besar.
Laser diode ini dapat di gunakan untuk SKKL dan SKSO karena
mempunyai karakteristik yang handal yang dapat memancarkan daya dengan
intensitas yang tinggi, stabil, hamper monokromatis, terfokus, dan merambat
dengan kerapatan yang sangat tinggi sehingga dapat menempuh jarak jauh.
Gambar 2.7 Dasar Kerja Laser Diode
12
2.7 Detektor Optik
Detektor optik pada dasarnya merupakan suatu alat pengindera daya optik
yang jatuh padanya dan mengubahnya menjadi bentuk sinyal listrik. Dalam sistem
komunikasi serat optik ada dua jenis detektor optik yang biasa digunakan yaitu :
PIN ( Positive Intrinsic Negative ) dan APD ( Avalanche Photo Diode ).
Material detektor tergantung pada spesifikasi panjang gelombang laser.
Karakteristik detektor berbeda untuk panjang gelombang yang berbeda, sehingga
panjang gelombang laser mempengaruhi penampilan detektor yang dipergunakan.
Material yang umum digunakan pada detektor optik adalah Germanium, silikon
dan InGaAs.
Syarat yang harus dipenuhi oleh detektor optik adalah :
1. Mempunyai sensitivitas yang baik di daerah panjang gelombang sinyal
optik yang dipergunakan.
2. Handal serta noise yang rendah.
3. Umur pakai yang panjang dan harga yang relatif murah.
13