Fiber Optic

A.      BAGIAN-BAGIAN SERAT OPTIK

Secara umum kabel serat optik terdiri dari:

1.      Core adalah bagian terdalam atau bagian inti dari serat optik yang merupakan jalur bagi sinyal cahaya.

2.      Cladding adalah bagian yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti (core).

3.      Buffer Coating (pembungkus) atau bisa disebut jaket adalah bagian terluar yang merupakan suatu plastik pelapis yang akan  melindungi serat optik dari kerusakan akibat pengaruh luar.

Gambar 1. Bagian-bagian serat optik

B.       PERAMBATAN CAHAYA PADA SERAT OPTIK

Perambatan cahaya pada serat optik terjadi karena pemantulan internal total pada sinar optik yang terjadi pada perbatasan core dan claddingnya akibat adanya perbedaan indeks bias antara keduanya. Suatu cahaya yang merambat pada dua medium berbeda maka cahaya tersebut dapat dipantulkan atau pun dibiaskan. Menurut hukum Snellius, jika seberkas sinar datang dengan sudut θ_i dari medium dari indeks bias yang rapat (n_i) menuju medium dengan indeks bias yang kurang rapat (n_r), maka sinar akan dibiaskan menjauhi garis normal bidang batas kedua bahan tersebut. Sebagian sinar yang datang dipantul dengan sudut yang sama besar dengan sebagian lagi dibiaskan menjauhi normal dengan sudut θ_r, berlaku hubungan

Gambar 2. Penjalaran seberkas sinar pada medium yang berbeda

Jika sudut datang θ_i diperbesar maka sinar bias akan semakin menjauh garis normal. Sudut kritis θ_c adalah sudut sinar dating ketika sudut pantulnya sebesar 90°.Sudut kritis  θ_c  juga merupakan sudut maksimum sinar datang agar sinar dapat tetap merambat sepanjang serat optik.

Gambar 3. Perambatan cahaya pada serat optik

Numerical aperture (NA) adalah ukuran kemampuan sebuah serat optik menangkap cahaya. NA adalah parameter yang harganya tergantung pada indeks bias core dan cladding serat optik.

Agar sinar dapat tetap merambat sepanjang serat optic, sudut 𝜃 haruslah sudut kritis.

Jika medium cahaya serat optic (n₀) adalah udara (n=1), maka

 Cahaya pada serat optik terdistribusi ke segenap sudut ruang, sehingga semakin besar sudut θ_a semakin banyak cahaya yang tertampung ke dalam serat optik. Dari persamaan di atas terlihat bahwa NA maupun θco tidak tergantung pada ukuran (dimensi) serat optik. Nilai NA biasanya sekitar 0,20 sampai 0,29 untuk serat gelas, sedangkan serat plastic memiliki NA yang lebih tinggi dapat melebihi 0,5.

C.       APLIKASI SERAT OPTIK

Penggunaan serat optik secara umum dimulai pada tahun 1970, saat Corning Glass Works dapat memproduksi serat optik dengan ketipisan 20 dB/km untuk transmisi telekomunikasi. Aplikasi komunikasi serat optik melaju pesat, sejak pemasangan sistem serat optik  pada jaringan telepon pada tahun 1977. Perusahan-perusahaan telepon mulai, mengganti sistem kawat tembaga mereka yang lama dengan jalur serat optik .

Perusahaaan-perusahan TV Kabel (Cable TV) yang lagi marak di masa ini juga sudah mulai mengintegrasikan serat optik  di dalam sistem kabel mereka. Jalur-jalur utama yang menghubungkan kantor-kantor pusat kebanyakkan telah diganti dengan serat optik . Beberapa provider telah mulai bereksperimen dengan serat optik ke pinggiran jalan menggunakan serat optik/hibrida koaksial. Hibrida semacam ini memungkinkan adanya intregasi serat optik  dan koaksial yang ditempatkan pada lokasi tertentu. Lokasi ini, yang disebut Node, akan menyediakan penerima optis yang mengubah implus-implus cahaya ke sinyal elektronik. Sinyal tersebut kemudian disalurkan ke rumah-rumah pribadi melalui kabel koaksial.

Local Area Network (LAN) adalah group kolektif komputer, atau sistem komputer, yang dihubungkan satu dengan yang lain yang memungkinkan dijalankannya database atau perangkat lunak (software) program bersama. Universitas, gedung perkantoraan dan pabrik industri, cuma sebagian kecil saja diantara sekalian pengguna yang memanfaatkan serat optik  dalam sistem LAN mereka.

Perusahaan-perusahaan listrik merupakan kelompok yang baru muncul yang mulai memanfaatkan  dalam sistem komunikasi mereka. Hampir semua pabrik, listrik sudah memiliki sistem komunikasi serat optik  yang digunakan untuk memonitor sistem jaringan listriknya.

Dalam bidang kedokteran, juga ada beberapa alat yang memanfaatkan serat optik seperti Endoskopi. Endoskop adalah alat yang digunakan dalam

pemeriksaanendoskopi. Alat ini berbentuk pipa kecil panjang yang dapat dimasukkan ke dalam tubuh, misalnya ke lambung, ke dalam sendi, atau ke  rongga tubuh lainnya. Di dalam pipa tersebut terdapat dua buah serat optik. Satu untuk menghasilkan cahaya agar bagian tubuh di depan ujung endoskop terlihat jelas, sedangkan serat lainnya berfungsi sebagai penghantar gambar yang ditangkap oleh kamera. Serat optik sekarang juga dipakai dakam dunia hiburan seperti lampu hias dan miniature.

       Aplikasi Fiber Optik Pada Endoskopi

Ilmu dan teknologi yang terus berkembang pesat di bidang kedokteran telah menghasilkan sebuah prosedur diagnostik yang cepat dan tepat,serta metode penyembuhan penyakit dalam tanpa melakukan operasi.

Endoscopy adalah suatu metode/teknik memeriksa organ dalam tubuh (khususnya saluran cerna) secara visual. Endoscope adalah suatu alat yang digunakan untuk memeriksa organ dalam tubuh (khususnya saluran cerna) secara visual sehingga dapat dilihat melalui layar monitor. Sehingga setiap kelainan organ dalam tubuh dapat diketahui dengan sejelas-jelasnya.

Bagian-bagian pada Endoscope :

1. Alat ini berbentuk pipa kecil panjang yang dapat dimasukkan ke dalam tubuh melalui mulut,hidung,anus.
2. Terdiri dari 2 buah serat optik. Satu untuk menghasilkan cahaya ,sedangkan serat lainnya berfungsi sebagai penghantar gambar yang ditangkap oleh kamera
3. Bagian lainnya bisa digunakan sebagai saluran untuk pemberian obat dan untuk memasukkan atau mengisap cairan. dipasang gunting kecil, sikat kecil, dan lain-lain. 

Keunggulan dari Endoskopi yaitu:

1.         Dapat melakukan operasi tanpa melakukan pembedahan,misal pengangkatan jaringan tumor,

2.         Dapat menggantikan fungsi tindakan operasi, lebih nyaman, biaya lebih murah dan efisien

3.         Dapat melakukan diagnostik yang cukup akurat

4.         Dapat mendeteksi adanya infeksi, bisul, tumor, radang, dll.

5.         Hasil pemeriksaan dapat langsung dicetak.

Pada aplikasi ini fiber optik berfungsi sebagai sarana transfer data gambar yang baik dan lebih effektif dibandingkan menggunakan kabel biasa

D.      KELEMAHAN DAN KELEBIHAN SERAT OPTIK

Sistem transmisi serat optik  ini dibandingkan dengan teknologi transmisi yang lain mempunyai beberapa kelebihan, antara lain :

1.         Redaman transmisi yang kecil

Sistem telekomunikasi serat optik  mempunyai redaman transmisi per km relatif kecil dibandingkan dengan transmisi lainnya, seperti kabel coaxial ataupun kabel PCM. Ini berarti serat optik  sangat sesuai untuk dipergunakan pada telekomunikasi jarak jauh, sebab hanya membutuhkan repeater yang jumlahnya lebih sedikit.

2.         Bidang frekuensi yang lebar

Secara teoritis serat optik  dapat dipergunakan dengan kecepatan yang tinggi, hingga mencapai beberapa Gigabit/detik. Dengan demikian sistem ini dapat dipergunakan untuk membawa sinyal informasi dalam jumlah yang besar hanya dalam satu buah serat optik  yang halus.

3.         Ukurannya kecil dan ringan

Dengan demikian sangat memudahkan pengangkutan pemasangan di lokasi. Misalnya dapat dipasang dengan kabel lama, tanpa harus membuat lubang polongan yang baru.

4.         Tidak ada gangguan (interferensi)

Hal ini disebabkan sistem transmisi serat optik  mempergunakan sinar atau cahaya laser sebagai gelombang pembawanya. Sebagai akibatnya akan bebas dari pembicaraan silang (cross talk) yang sering terjadi pada kabel biasa (twised pair cable). Atau dengan perkataan lain kualitas transmisi atau telekomunikasi yang dihasilkan lebih baik dibandingkan transmisi dengan kabel. Dengan tidak terjadinya gangguan (interferensi) akan memungkinkan kabel serat optik  dipasang pada jaringan tenaga listrik tegangan tinggi (high voltage) tanpa khawatir adanya gangguan yang disebabkan oleh tegangan tinggi.

5.         Adanya isolasi antara pengirim (transmitter) dan penerimanya (receiver).

6.         Tidak ada ground loop.

Ground loop adalah masalah klasik yang kerap menghantui pada instalasi kabel coaxial jarak jauh. Kurang sempurnanya sambungan kabel bisa menjadi penyebab utama masalah ini. Akibatnya sinyal video cenderung lemah dan mudah terganggu oleh interferensi.

7.         Tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya serat optik .

Dengan demikian sangat aman dipasang di tempat-tempat yang mudah terbakar.

 Serat optik juga mempunyai beberapa kelemahan diantaranya akan ada kemungkinan kehilangan sinyal. Pengiriman ke tujuan yang berbeda-beda dapat mempengaruhi besarnya informasi yang dikirimkan. Serat masih sulit untuk disatukan dan ketika telah mencapai titik akhir maka serat harus diterima secara akurat untuk menghasilkan transmisi yang jernih, komponen FO masih sangat mahal.

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 kilometer, maka akan menghasilkan kesalahan. Jumlah kesalahan persatuan waktu tersebut dinamakan BER. Dengan diketahuinya BER maka, Jumlah kesalahan pada serat optik yang sama dengan panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.

DAFTAR PUSTAKA

Haliday, Resnick. (1991). Fisika Jilid II Edisi Ketiga. Jakarta:Erlangga

Rahardianti Ayu Kholilah . (2011). Studi Awal Serat Optik Sebagai Sensor PH. Surabaya: Fisika Fmipa UTS

Rijal Fadilah. Media Transmisi Serat Optik. Diunduh dari www.rijalfadilah.net/wp-content/uploads/2011/.../MEDIA-TRANSMISI.pdf pada tanggal 12 April 2012

Young & Freedman. 2003. Fisika Universitas Jilid II Edisi Kesepuluh. Jakarta:Erlangga

_________.Serat Optik. Diunduh dari: www.scribd.com/doc/2430659/Fiber-Optik pada tanggal 12 April 2012