Serat optik
Serat optik adalah saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer.
Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.
Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi. Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat didalamnya.
Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik. Percobaan ini juga masih tergolong cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuawan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat optik yang sampai sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar.
Di lain pihak para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya melewati gelas (serat optik) namun juga mencoba untuk ”menjinakkan” cahaya. Kerja keras itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi pada daerah frekuensi tampak sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro.
Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.
Sekitar tahun 60-an ditemukan serat optik yang kemurniannya sangat tinggi, kurang dari 1 bagian dalam sejuta. Dalam bahasa sehari-hari artinya serat yang sangat bening dan tidak menghantar listrik ini sedemikian murninya, sehingga konon, seandainya air laut itu semurni serat optik, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat menonton lalu-lalangnya penghuni dasar Samudera Pasifik.
Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal. Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tetapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km.
Berdasarkan penggunaannya maka SKSO dibagi atas beberapa generasi yaitu :
Sistem masih sederhana dan menjadi dasar bagi sistem generasi berikutnya, terdiri dari :
alat encoding : mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik
transmitter : mengubah sinyal listrik menjadi sinyal gelombang, berupa LED
dengan panjang gelombang 0,87 mm.
serat silika : sebagai penghantar sinyal gelombang
repeater : sebagai penguat gelombang yang melemah di perjalanan
receiver : mengubah sinyal gelombang menjadi sinyal listrik, berupa fotodetektor
alat decoding : mengubah sinyal listrik menjadi output (misal suara)
Repeater bekerja melalui beberapa tahap, mula-mula ia mengubah sinyal gelombang yang sudah melemah menjadi sinyal listrik, kemudian diperkuat dan diubah kembali menjadi sinyal gelombang. Generasi pertama ini pada tahun 1978 dapat mencapai kapasitas transmisi sebesar 10 Gb.km/s.
Untuk mengurangi efek dispersi, ukuran teras serat diperkecil agar menjadi tipe mode tunggal. Indeks bias kulit dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias teras. Dengan sendirinya transmitter juga diganti dengan diode laser, panjang gelombang yang dipancarkannya 1,3 mm. Dengan modifikasi ini generasi kedua mampu mencapai kapasitas transmisi 100 Gb.km/s, 10 kali lipat lebih besar daripada generasi pertama.
Terjadi penyempurnaan pembuatan serat silika dan pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 mm. Kemurnian bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk panjang gelombang sekitar 1,2 mm sampai 1,6 mm. Penyempurnaan ini meningkatkan kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.
Dimulainya riset dan pengembangan sistem koheren, modulasinya yang dipakai bukan modulasi intensitas melainkan modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang sudah lemah intensitasnya masih dapat dideteksi. Maka jarak yang dapat ditempuh, juga kapasitas transmisinya, ikut membesar. Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem deteksi langsung. Sayang, generasi ini terhambat perkembangannya karena teknologi peranti sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal. Tetapi tidak dapat disangkal bahwa sistem koheren ini punya potensi untuk maju pesat pada masa-masa yang akan datang.
Pada generasi ini dikembangkan suatu penguat optik yang menggantikan fungsi repeater pada generasi-generasi sebelumnya. Sebuah penguat optik terdiri dari sebuah diode laser InGaAsP (panjang gelombang 1,48 mm) dan sejumlah serat optik dengan doping erbium (Er) di terasnya. Pada saat serat ini disinari diode lasernya, atom-atom erbium di dalamnya akan tereksitasi dan membuat inversi populasi*, sehingga bila ada sinyal lemah masuk penguat dan lewat di dalam serat, atom-atom itu akan serentak mengadakan deeksitasi yang disebut emisi terangsang (stimulated emission) Einstein. Akibatnya sinyal yang sudah melemah akan diperkuat kembali oleh emisi ini dan diteruskan keluar penguat. Keunggulan penguat optik ini terhadap repeater adalah tidak terjadinya gangguan terhadap perjalanan sinyal gelombang, sinyal gelombang tidak perlu diubah jadi listrik dulu dan seterusnya seperti yang terjadi pada repeater. Dengan adanya penguat optik ini kapasitas transmisi melonjak hebat sekali. Pada awal pengembangannya hanya dicapai 400 Gb.km/s, tetapi setahun kemudian kapasitas transmisi sudah menembus harga 50 ribu Gb.km/s.
Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer memelopori sistem komunikasi soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang terdiri dari banyak komponen panjang gelombang. Komponen-komponennya memiliki panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit, dan juga bervariasi dalam intensitasnya. Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi beberapa komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa soliton merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran sekaligus (wavelength division multiplexing). Eksperimen menunjukkan bahwa soliton minimal dapat membawa 5 saluran yang masing-masing membawa informasi dengan laju 5 Gb/s. Cacah saluran dapat dibuat menjadi dua kali lipat lebih banyak jika digunakan multiplexing polarisasi, karena setiap saluran memiliki dua polarisasi yang berbeda. Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35 ribu Gb.km/s.
Cara kerja sistem soliton ini adalah efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang gelombangnya sama akan merambat dengan laju yang berbeda di dalam suatu bahan jika intensitasnya melebihi suatu harga batas. Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek dispersi, sehingga soliton tidak akan melebar pada waktu sampai di receiver. Hal ini sangat menguntungkan karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil bahkan dapat diabaikan. Tampak bahwa penggabungan ciri beberapa generasi teknologi serat optik akan mampu menghasilkan suatu sistem komunikasi yang mendekati ideal, yaitu yang memiliki kapasitas transmisi yang sebesar-besarnya dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya yang jelas, dunia komunikasi abad 21 mendatang tidak dapat dihindari lagi akan dirajai oleh teknologi serat optik.
Dalam penggunaan serat optik ini, terdapat beberapa keuntungan antara lain :
Secara garis besar kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu "cladding" dan "core" . "Cladding" adalah selubung dari inti (core). Cladding mempunyai indek bias lebih rendah daripada "core" akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi.
Dalam aplikasinya serat optik biasanya diselubungi oleh lapisan resin yang disebut dengan "jacket", biasanya berbahan plastik. Lapisan ini dapat menambah kekuatan untuk kabel serat optik, walaupun tidak memberikan peningkatan terhadap sifat gelombang pandu optik pada kabel tersebut. Namun lapisan resin ini dapat menyerap cahaya dan mencegah kemungkinan terjadinya kebocoran cahaya yang keluar dari selubung inti. Serta hal ini dapat juga mengurangi cakap silang ("cross talk") yang mungkin terjadi.
Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :
1. Berdasarkan mode yang dirambatkan :
2. Berdasarkan indeks bias core :
Pelemahan ("Attenuation") cahaya sangat penting diketahui terutama dalam merancang sistem telekomunikasi serat optik itu sendiri. Pelemahan cahaya dalam serat optik adalah adanya penurunan rata-rata daya optik pada kabel serat optik, biasanya diekspresikan dalam decibel (dB) tanpa tanda negatif. Berikut ini beberapa hal yang menyumbang kepada pelemahan cahaya pada serat optik:
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 kesalahan pada serat optik yang sama dengan panjang yang berbeda dapat diperkirakan besarnya.
Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar ("jacket") kabel serat optik jenis "Patch Cord" adalah sebagai berikut:
Pada kabel serat optik, sambungan ujung terminal atau disebut juga konektor, biasanya memiliki tipe standar seperti berikut:
Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil:
Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut:
Perkembangan serat optik di indonesia tidak lepas dari perkembangan sejarah serat optik didunia, yang pada awalnya pertama kalinya ditemukan di jerman pada tahun 1930 an. Pada saat itu serat optik belum dapat digunakan. Selanjutnya pada waktu hampir bersamaan pada tahun 1950 an ilmuwan inggris dan jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mengirimkan gambar. Saat itu serat optik berupa serat kaca yang dibungkus lagi dengan serat lain. Penelitian terus berlanjut hingga beberapa tahun berikutnya diketemukan serat optik yang memiliki kemampuan memindahkan cahaya dengan kemurnian yang tinggi. Namun demikian saat masih belum dapat dikatakan ideal. Penelitian selanjutnya adalah dengan percobaan penggunaan material sehingga di ketemukan serat optik yang memiliki kemampuan yang sangat bagus. Dan pada tahun 1980-an di mana serat optik sudah mampu mentransmisikan gelombang cahaya dengan efesien maka lomba indunstri serat optik dimulai.
Perkembangan jaringan serat optik di indonesia tidak terlepas dari perkembangan industri telekomunikasi. Beberapa operator telekomunikasi dan penyedia jasa multimedia tercatat telah menggelar jaringan fiber optik ini yakni PT Telkom Indonesia, PT Indosat, PT Excel Komindo, dan Indonesia Comnet Plus. Jaringan-jaringan ini telah mencakup beberapa pulau utama di indonesia yakni jawa, bali sumatra, kalimantan dan sulawesi. Hingga saat ini, telkom masih menjadi operator telekomunikasi yang memiliki jaringan fiber optik terpanjang di indonesia yakni memcapai 13.600.
Dan sejarah perkembangan serat optik di indonesia tidak lepas dari muncul nya perusahaan serat optik seperti STT dan STL yang punya peranan besar dengan perkembangan serat optik indonesia selanjutnya. Tidak jelas kapan persis nya dimulai sejarah perkembangan serat optik di indonesia. namun perkembangan selanjutnya lebih mengarah pada pemmfaatan serat optik itu sendiri. Penggunaan serat optik di indonesia mengalami perkembangan pesat hal ini di sebab kan dengan serat optik, maka data yang di kirimkan lebih cepat dan akurat. Saat ini penggunaan serat optik di indonesia di antara nya adalah untuk jaringan internet,pengiriman data,telekomunikasi,perangkat pengintaian,dll.
Perusahaan penyedia jaringan serat optik indonesia saat ini ada banyak,di antara nya adalah fiber optik Telkom, MNCTV, Biznet network dan first media. Kelebihan internet yang menggunakan serat optik dibanding nirkabel adalah koneksi lebih stabil dan pengiriman data jauh lebih cepat. Pemamfaatan serat optik indonesia sebagai alat pengiriman data biasanya di gunakan di pabrik,industri atau gedung,sehingga arus data jauh lebih lancar.
Telkom mengungkapkan hingga saat ini,peresentase kabel tembaga dab serat optik berimbang. "“Sekarang posisi nya lima puluh persen kabel tembaga dan lima puluh persen kabel serat optik”" ujar Dian Rahmawan, Direktur Consumer Service Telkom saat ditemui di acara fiber to the home conference. Telkom mengklaim jaringan serat optiknya mengjangkau 7 juta rumah di indonesia. dian meyakini kabel serat optik akan menjadi tumpuan layanan telekomunikasi dimasa depan. “2020 akan pakai fiber (serat optik) semua.