Abstrak — Analisa  rugi  tegangan  makrobending  serat  optik multimode  FTP  320-10  terhadap  pengaruh  pembebanan menggunakan   variasi   jumlah dan  diameter  lilitan  telah  berhasil dilakukan.  Penelitian  ini  menggunakan  sumber  cahaya  LED  dan photodioda  untuk  menganalisa  rugi  tegangan  yang  dihasilkan. Proses  analisa  dilakukan  dengan  membuat  lilitan  dari  serat  optik dengan variasi diameter 3, 4, dan 5 cm dengan jumlah lilitan tetap sebanyak  3lilitan.  Metode  perpercobaan  dilakukan  dengan memberikan beban tiap 100 g sampai mencapai beban maksimum sebesar  2000  g.  Hasil  analisa  menunjukkan  bahwa  pembebanan maksimum  1500  g  dapat  tercapai  ketika  sistem  dengan  jumlah lilitan  3  serta  diameter  3  dan  4  cm.  Sementara  itu  untuk  rugi tegangan  maksimum  204  mV  terjadi  pada  sistem  dengan  jumlah liltan  3  dan  diameter  3  cm.  Sedangkan  uji  histeris  untuk  melihat rugi  tegangan  pada  analisa  pembebanan  naik  dan  turun menghasilkan  nilai  sebesar  48  mV  juga  terjadi  pada  serat  optik dengan jumlah lilitan 3 dan diameter 3 cm.
Kata Kunci - makrobending, multimode, pembebanan, serat optik.

## I. PENDAHULUAN
ahaya  yang  merambat didalam  kabel  serat optik dapat keluar dari serat ketika kabel tersebut berbelok/melengkung dengan jari-jari lengkungan cukup kecil (misalnya  lebih  kecil  daripada  sepuluh  kali  diameter  kabel), keadaan  demikian  dinamakan  makrobending[1].  Jika  lekukan sangat tinggi maka lebih banyak pula cahaya yang keluar [2]. Akibatnya,  daya  optis  yang  keluar  dari  ujung  serat,  yang diterima  oleh  detector  cahaya,  akan  berkurang  akibat  adanya kerugian (loss) ini yangdikenal sebagai macrobending loss [1]. Guna  keperluan  yang  berbeda-beda,  serat  optik  dibuat dalam dua jenis utama yang berbeda, yaitu single-mode fibers dan  multi-mode  fibers. Multi -mode  fibers  mempunyai  ukuran inti  yang  lebih  besar  (berdiameter  sekitar  6,35  x  10 -5 meter atau  63,5  mikron)  dan  mentransmisikan  cahaya  inframerah (panjang  gelombang  850-1300  nm)  dari  lampu light-emitting diodes (LED).  Serat  ini  digunakan  untuk  mentransmisikan banyak  sinyal  dalam  setiap  serat  dan  sering  digunakan  pada jaringan  komputer  dan  Local  Area  Networks  (LAN).Ada beberapa  serat  optik  yang  dapat  dibuat  dari  plastik.Serat  ini mempunyai  inti  yang  relatif  besar  (berdiameter  1  mm)  dan mentransmisikan  cahaya  tampak  warna  merah  (panjang gelombang 650 nm) dari LED[3].
Banyak  perangkat  tersedia  untuk  mengubah  sinyal elektronik  kebentuk  gelombang  cahaya  pada  sistem
telekomunikasi serat optik. Namun sampai saat ini hanya ada dua perangkat yang benar-benar cocok untuk serat optik yaitu Light Emitting Diode (LED) dan Injection Laser Diode (ILD). Keduanya  baik  LED  atau  ILD  dapat  digunakan  sebagai pengirim  sinyal  kontinu  dengan  variasi  intensitas  keluaran (modulasi analog) atau mengubah keadaan dari hidup (on)  ke mati  (off)  (modulasi  digital).  Karena  keduanya  tidak menghasilkan  keluaran  linear  sempurna,  maka  kurang  cocok jika  digunakan  langsung  pada  modulasi  analog  karena  dapat menghasilkan  penyimpangan  yang  tidak  diinginkan.  Lebih lanjut kebanyakan LED dan ILD digunakan untuk komunikasi digital  dimana  perangkat  diubah  ke-on  dan  off  dengan mengalirkan arus kemudian tidak dialiri arus[4].
Detektor  atau receiver yang sering digunakan dalam  sitem fiber    optik    berupa    photodioda    karena,  umumnya semikonduktor merespon panjang gelombang yang lebih lebar dan  memilki  pita  energi  yang  rendah.  Dalam  penggunaanya photodioda  hanya  menggunakan  tegangan  rendah  agar  bisa bekerja. Rangkaian dasar photodioda (Gambar 2) dihubungkan seri  dengan  sebuah  cahaya  jatuh  pada  pertemuan  PN photodioda  tidak  terdapat  cahaya  yang  jatuh  padanya.Arus yang mengalir pada kondisi gelap disebut dark current[5].

## II. METODE
Dalam analisa  rugi tegangan  ini  diawali dengan rancangan umum  sistem  kemudian  dilanjutkan  dengan  langkah-langkah dalam  proses  pengambilan  data  dalam  analisa  karakteistik makrobending.

## A. Rancangan Umum Sistem
Sistem  alat  yang  dipakai  seperti  pada  Gambar  1 memanfaatkan  dua  buah  pegas  sebagai  sistem  elastisitasnya, selain  unutuk  menambah  daya  tampung  beban  penggunaan dua  buah  pegas  dapat  menstabilkan  pergerakan  naik-turun penopang  atas.  Wadah  beban  yang  berada  di  atas  mampu menampung  beban  seberat  2000  g,  sesuai  dengan  batas maksimum serat optik mampu menahan beban. Penopang atas digunakan unutuk menekan serat optik, secara naik dan turun, dimana  terdapat  pengunci  untuk  menjaga  posisi  serat  optik agar tidak berubah.  Serat  optik sendiri dibuat  melingkar agar mendapatkan  keadaan  macrobending  losses  yang  diinginkan. Penopang  bawah  berfungsi  menahan  dan  mengunci  bending bagian bawah, berbeda dengan penopang atas penopang

## Analisa Rugi Tegangan Makrobending Serat Optik Multimode FTP 320-10 terhadap Pengaruh Pembebanan dengan Menggunakan Variasi Diameter Lilitan
Akbar Sujiwa, Endarko Jurusan Fisika, Fakultas IPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: endarko@physics.its.ac.id
C
Gambar 1 Sistem alat yang digunakan untuk analisa macrobending
bawah tidak dapat bergerak atau statis.
Digunakan  beban  seperti  Gambar  2  yang  terdiri  atas  20 buah beban dengan masing-masing berat beban sebesar 100 g, sehingga  total  berat  keseluruhan  untuk  analisa  macrobending sebesar 2000 g (2 kg).
Untuk  mendeteksi  losses  yang  terjadi  pada  serat  optik dibangun perangkat  sensor  yang terdiri atas rangkaian  sensor sederhana yaitu potodioda dan led seperti Gambar 3. Led yang digunakan  membutuhkan arus listrik sebesar 200 mA dengan tegangan  masukan  sebesar  5  Volt  ini  berfungsi  sebagai transmitter  cahaya  yang  akan  dipandu  dalam  serat  optik. Sedangkan  perangkat  receiver  cahaya  berupa  potodioda seperti  Gambar  4,  tegangan  masukan  yang  dibutuhkan  juga sama sebesar 5 Volt dengan sumber catu daya yang sama.
Led  dan  potodioda  tidak  bisa  berdiri  sendiri,  perlu rangkaian  elektronik  tambahan  agar  bisa  menjadi  perangkat transmitter  dan  receiver,  rangkaian  yang  dibutuhkan  adalah rangkaian pembagi tegangan sederhana seperti pada Gambar 5 rangkaian  ini  diberi  daya  sebera  5  volt  untuk  menghidupkan led dan potodioda. Keluaran sensor dari Vout nantinya diukur menggunakan  multimeter  digital,  nilai  dari  multimeter  inilah yang  menunjukkan  besar  losses  yang  terjadi  pada  serat  optik multimode tipe FTP 320-10 .

## B. Prosedur Penelitian
Proses pengambilan data dilakukan dengan mempersiapkan alat  seperti  pada  Gambar  1,beban  yang  diberikan  kepada sistem  akan  diberikan  secara  terus  menerus,  hingga  batas maksimal  sistem  mampu  menahan  beban,  kemudian  diambil juga data saat beban dikurangi secara bertahap.
Berikut langkah-langkah yang diambil, pertama menentukan  lilitan  serat  optik  dengan  3  lilitan  sedangkan untuk  variasi  diameter  yang  digunakan  sebesar  5,  4,  dan  3 cm.Kemudian  dimulai  proses  pengambilan  data  dengan mencatat  tegangan  pada  volmeter  sebagai  nilai  awal  saat sistem  tidak  diberi  beban.  Selanjutnya  mulai  memberikan beban secara bertahap (beban naik) dari 100, 200, 300 g, dan
Gambar 2 Rangkaian elektronik sensor
Gambar  3  Grafik  makrobending  jumlah  lilitan  3  dengan  variasi diameterpembebanan naik
seterusnya  sambil  dicatat  besar  tegangan  yang  ditunjukkan voltmeter. Saat proses penambahan diperhatikan keadaan serat optik apakah sudah dalam keadaan lengkungan maksimal, dan juga posisi wadah beban apakah sudah menyentuh rangka alat analisa,  ini  digunakan  sebagai  acuan  pembebanan  maksimal untuk menghindari kerusakan pada serat optik.
Setelah  didapat  nilai  maksimal  pembebanan,  kemudian dilanjut  dengan  menganalisa  saat  pembebanan  turun,  analisa ini  dilakukan  dengan  mengambil  secara  bertahap  beban  dari 100, 200, 300 g, dan seterusnya sambil dicatat nilai tegangan yang terbaca di voltmeter. Langkah ini dilakukan hingga tidak ada beban yang tersisa di wadah beban.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisa disajikan dalam bentuk grafik pada Gambar 3 untuk  pembebanan  naik  dan  Gambar  4  untuk  pembebanan turun.  Tiap  grafik  menunjukkan  jumlah  lilitan  tetap  3  lilitan dengan variasi diameter lilitan 5 cm untuk kurva warna  biru, diameter 4 cm untuk  kurva  warna  merah, dan diameter 3 cm untuk kurva warna hijau.
Rugi  daya  atau  losses  serat  optik  dalam  grafik direpresentasikan  pada  sumbu  y  berupa  besar  tegangan.  Hal ini  sesuai  dengan  rangkaian  elektronik  sensor  yang  dipakai, dimana semakin kecil cahaya yang diterima oleh potodoida,
Gambar  4  Grafik  makrobending  jumlah  lilitan  3  dengan  variasi  diameter pembebanan turun
dengan  kata  lain  losses  semakin  besar,  maka  semakin  besar tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian sensor.
Dari  Gambar  3  terlihat  bahwa  kurva  diameter  3  cm memiliki  kencenderungan  grafik  yang  lebih  besar  dibanding diameter  4  dan  5  cm.  Hal  ini  dikarenakan  dengan  semakin kecil  diameter  semakin  besar  pula  rugi  daya  yang  terjadi, akibat  semakin  kecilnya  lekukan  maka  sudut  pantul  pandu gelombang  dalam  serat  optik  semakin  kecil,  menyebabkan semakin banyak cahaya yang terbiaskan keluar inti serat optik.
Pembebanan  maksimal  terjadi  pada  diameter  3  dan  4  cm sebesar 1500 g sedangkan diameter 5 cm hanya sampai 1300 g. Perbedaan ini diakibatkan sifat elastis dari serat optik pada 5  cm  lebih  besar  sehingga  ketika  diberi  beban  1300  g lengkungan  serat  optik  sudah  mencapai  batas  maksimal. Berbeda  dengan  dua  variasi  diameter  yang  lain,  keduanya cenderung  bersifat  lebih  keras  atau  sulit  untuk  ditekuk sehingga lebih besar daya tampung bebannya.
Pada  diameter  5  cm  grafik  pembebanannya  cenderung datar, ini disebabkan dengan  diameter 5 cm besar loses  yang terjadi  hanya  sedikit,  berbeda  dengan  diameter  4  dan  3  cm meskipun  pada  awal  pembebanan,  loses  yang  terjadi  hampir sama  namun  pada  beban  1100  g  mulai  terjadi  kenaikan  rugi tegangan  yang  tinggi  dimana  besar  rugi  tegangan  dari diameter  3  cm  semakin  lebih  besar  dibanding  diameter  4  cm dan terus naik dengan losses tertinggi sebesar 204 mV.
Nilai  maksimal  pembebanan  dibatasi  dari  kenaikan  rugi tegangan  yang  sudah  mencapai  konstan  ataupun  dilihat  dari bentuk  lilitan  serat  optik  yang  sudah  dinilai  terlalu  ekstrim menekuk  sehingga  dikhawatirkan  akan  terjadi  patah  pada bagian intinya.
Terlihat  perbedaan  antar  kurva  pembebanan  naik  dan pembebanan  turun,  dimana  bentuk  kurva  pembebanan turunpada  Gambar  4  cenderung  tertinggal  akibat  sifat elastisitas  histerisis  serat  optik,  sehingga  terjadi  selisih( gap ) histerisis. Gap tertinggi  pada  diameter  5  cm  sebesar  1,4  mV pada  beban  900  g,  sedangkan  pada  diameter  4  cm  sebesar 22,26  mV  pada  beban  1300  g,  untuk  diameter  3  cm  sebesar 48,53 mV pada beban 1000 g.
Data pada grafik 3 cm menunjukkan keanehan, dimana pada beban  900  g    ke  atas  menujukkan  eror,  hal  ini  disebabkan dengan  semakin  banyaknya  lilitan  dan  semakin  mengecilnya diameter perlu waktu bagi beban dalam menekuk serat optik, maka  data  yang  diambil  saat  pengambilan  beban  selalu bergerak naik hingga pada batas beban 1000 g mulai stabil.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  didapat kesimpulan  bahwadengan  sistem  jumlah  3  lilitan  nilai maksimal  pembebanan  1500  g  didapat  pada  sistem  dengan diameter  3  dan  4  cm,  rugi  tegangan  terbesar  204  mV  terjadi pada  diameter  3  cm,  selisih  histerisis  terbesar  antara  grafik beban  naik  dan  turun  terjadi  pada  diameter  3  cm  sebesar  48 mV.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Para  penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Bapak Endarko  selaku  dosen  pembimbing  yang  telah  memberi bimbingan,  saran  serta  diskusi.  Sehingga  paper  penelitian  ini dapat terselesaikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Waluyo,  Tomi  B.,  Bayuwati  D.,  Widiyatmoko  B.,  “Karakterisasi  Rugi Lengkungan  Serat  Optik  Dengan  Optical  Time  Domainreflectometer Untuk  Penggunaannya  Sebagai  Sensor  Pergeseran  Tanah”,  PaperISSN No. 0854-3046 (2009).
[2] Jay,  John  A.  “An  Overview  of  Macrobending  and  Microbending  of Optical Fiber”. Paper WP1212 (2010).
[3] Nugraha, A.R., 2006. "SeratOptik". Andi, Yogyakarta.
[4] Hoss, R.J., Lacy, E.A., 1993. "Fiber Optics", Second. ed. Prentice Hall, New Jersey.
[5] Killen, H.B., 1991. "Fiber Optic Communications". Prentice Hall, New Jersey.