SERAT OPTIK

Ketika Thomas Alfa Edison menemukan lampu pijar, Edison dikatakan berhasil "menangkap petir". Namun dengan perkembangan ilmu saat ini, manusia tudak hanya berhasil menangkap tetapi mengendalikan cahaya yaitu dengan berhasil ditemukannya material serat optik. Serat Optik (optical fiber) adalah sebagian kecila dari revolusi penemuan manusia yang dampaknya sangat spektakuler. Di tengah euphoria penggunaan alat jaringan komonikasi tanpa batas, serat optik dikatakan sebagai kunci lalulintas informasi, maka tak salah bila disebutkan bahwa serat optik adalah kunci masa depan komonikasi.

Apaka serat optik itu ?

Serat optik adalah material yang berupa serabut-serabut transparan yang terbuat dari kaca atau plastik yang diurai sehingga menajdi serat panjang, fleksibel dan lebih tipis dari pada rambut manusia. Serat optik digunakan untuk mensrtansmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain sehingga dapat digunakan untuk menghantarkan informasi melalui sebuah proses yang dinamakan pemantulan internal total. Sebuah pesan diubah menjadi pulsa cahaya yang kemudian ditransmisikan melalui serat melalui tube pada sudut tertentu sehingga sedikit cahaya hilang dalam proses pembiasan. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit keluar karena indeks kaca lebih besar daripada indeks bias udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah leser karena leser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan trasmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komonikasi.

Saat ini serat optik sudah digunakan secara luas dalam sistim telekomonikasi serta dalam pencahayaan, sensor, dan optik pencitraan.

Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding merupakan selubung dari core yang mempunyai indeks bias lebih rendah dari core sehingga dapat memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core untuk kembali ke dalam core lagi.

Bagian-bagian serat optik jenis single mode.

Efisiensi serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh optik.

jenis serat optik yang sudah diproduksi saat ini ada 3 yaitu,

1. Single mode: serap optik dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang cahaya sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding cladding.
2. Multi mode step index : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat leser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.
3. Multi Mode grade index: serat optik dengan diameter core yang besar dan mempuyai caldding yang bertingkat indeks biasnya sehingga dapat menambah bandwidth jika dibandingkan dengan jenis multi mode step indeks.

Total Internal Reflection

Ketika cahaya dilewatkan dari sebuah medium dengan indeks bias m, ke medium yang lain denagn indeks bias yang lebih rendah m2, dibelokkan menjauhi garis.

Pada sudut yang lain (sudut kritis), cahaya yang dibiaskan tidak akan menuju m2, melainkan akan diteruskan sepanjang permukaan antara kedua median (sinus[sudut kritis] = n2/n1 di mana n1 dan n2 adalah indeks bias [n1 lebih besar n2]. Jika berkas cahaya yang dibiaskan akan dipantulkan seluruhnya kembali melalui m1 (totalinternal reflection), meskipun melalui m2 mungkin menjadi transparan.

Dalam fisika, sudut kritis merupakan garis normal. Dalam serat optik, sudut kritis merupakan garis paralll yang melwati bagian tengah serat. Dengan demikian sudut kritis serat optik = (90 derajat-sudut kritis fisika).

Dalam serat optik, cahaya dilewatkan melalui core (m1, indeks bias tinggi) dengan pantulan secara konstan dari cladding (m2,indeks bias lebih rendah) karena sudut cahaya salalu lebih besar daripada sudut kritis. Cahaya memantul dari cladding meskipun sudut serat dibelokkan atau bahkan membentuk lingkaran.

Karena cladding tidak mengabsorbsi sedikitpun cahaya dari core, gelombang cahaya dapat diteruskan sampai jauh. Namun beberapa sinyal cahaya mengalami degradasi dengan serat, biasanya karena kotoran dalam kaca. Tingkat degradasi sinyal biasanya tergantung pada kemurnian gelas dan panjang gelombang yang ditransmisikan cahaya (sebagai contoh, 850nm = 60-75 persen/km; 1.300nm = 50-60 persen/km; 1.550nm = lebih besar daripada 50 persen/km). Beberapa serat optik premium menunjukan penurunan degradasi sinyal - kurang dari 10 persen/km pada 1.550nm.

Reliabilitas dari serat optik dapat ditentukan dengan satuan BER (bit error rate). Salah satu ujung serat optik diberi masukan data tertentu dan ujung yang lain mengolah data itu. Dengan intensitas laser yang rendah dan dengan panjang serat mencapai beberapa km, maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan waktu tersebut dinamakan BER. Dengan diketahuinya BER maka, jumlah keslahan pada serat optik yang sama dengan panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.