BAB II JARINGAN AKSES TEMBAGA DAN SERAT OPTIK
2.1 Umum Jaringan lokal akses tembaga kapasitasnya sangat terbatas untuk memberikan layanan multimedia, karena kabel tembaga memiliki keterbatasan bandwidth dan kecepatan transmisi.
2.2 Jaringan Lokal Akses Tembaga Jaringan lokal akses tembaga adalah suatu jaringan kabel telepon dari bahan tembaga yang dipasang/ditarik dan dipergunakan untuk menghubungkan pesawatpesawat pelanggan dengan sentral lokal yang bersangkutan. JARLOKAT (Jaringan Lokal Akses Tembaga) merupakan bentuk jaringan akses yang konfigurasinya dimulai dari terminal blok vertikal pada rangka pembagi utama Main Distribution Frame (MDF), baik yang hanya menggunakan tembaga sebagai media akses maupun adanya tambahan perangkat lain yang bertujuan untuk meningkatkan unjuk kerjanya. Secara
umum
sistem
jaringan
telekomunikasi
terdiri
dari
jaringan
konvensional yang di tarik mulai dari sentral, MDF, melalui kabel primer sampai dirumah kabel (RK) yang dilanjutkan dengan kabel sekunder sampai di distribution point (DP) dan dilanjutkan dengan kabel penanggal (droop wire) sampai di kotak terminal batas (KTB) dan dilanjutkan dengan instalasi kabel rumah (IKR) sampai ke roset dan pesawat telepon. Gambar struktur jaringan lokal akses tembaga ditunjukkan pada Gambar 2.1 [8].
19
Gambar 2.1. Struktur Jaringan Lokal Akses Tembaga Adapun struktur jaringan lokal akses tembaga adalah sebagai berikut : 1. STO ( Sentral Telepon Otomat) 2. Kabel Primer 3. RK ( Rumah Kabel ) 4. Kabel Sekunder 5. Kotak pembagi atau DP (Distribution Point) 6. Kabel penanggal (Drop Wire) 7. KTB (Kotak Terminal Batas ) 8. IKR ( Instalasi Kabel Rumah )
2.2.1 STO STO atau sering disebut MDF adalah susunan rangka dari plat logam yang digunakan sebagai tempat menginstalasi terminal- terminal sebagai titik sambung ujung kabel kearah jaringan dan kearah sentral dapat dilihat pada Gambar 2.2.
20
MDF merupakan tahapan perantara (interface) antara ujung- ujung saluran langganan dan peralatan penyambung dari sentralnya [8].
Gambar 2.2 Sentral Telepon Otomat 2.2.2 Kabel Primer Jaringan kabel primer dengan kapasitas besar (maksimum 2400 pasang dan minimum 200 pasang) dipasang dari terminal RPU (Rangka Pembagi Utama) sampai ke terminal pada RK. Kabel primer yang ada mempunyai kapasitas maksimum 2400 pasang dengan diameter 0,4 mm (Foam Skin Cable). Untuk STO kapasitas besar kapasitas primer ditanam langsung atau dipasang menggunakan polongan (system duct). Kabel primer dapat dilihat pada Gambar 2.3.
21
Gambar 2.3 Kabel Primer 2.2.3 RK Rumah Kabel (Kabinet) biasanya terletak dipinggir jalan yang merupakan pertemuan antara kabel primer dengan kabel sekunder dapat dilihat pada Gambar 2.4. RK mempunyai fungsi sebagai tempat penyambungan antara kabel primer dengan kabel sekunder, tempat melaksanakan pengetesan untuk melokalisir gangguan, dan tempat melaksanakan penjumperan antara terminal blok disisi primer dengan terminal blok disisi sekunder.
Gambar 2.4 RK (Rumah Kabel)
22
Cakupan rumah kabel atau Cross Connect Cabinet (CCC) ditentukan oleh batas- batas geografi seperti sungai, jalan besar dan lain- lain. Tempat jika tidak spesifik, maka disesuaikan dengan batas kapasitas RK tersebut. Umumnya satu RK digunakan untuk maksimum 900 pelanggan. Kapasitas maksimum kabel primer dan sekunder dalam RK ditunjukkan pada Tabel 2.1 [8]. Tabel 2.1 Kapasitas Maksimum Kabel Primer dan Sekunder Dalam RK Ukuran RK
Kapasitas Maksimum
Kapasitas Maksimum
Primer
Sekunder
2400
900
1200
1600
600
800
1200
400
600
800
300
400
2.2.4 Kabel Sekunder Jaringan kabel sekunder berkapasitas lebih kecil dari kabel primer (maksimum 200 pasang dan minimum 10 pasang) dipasang dari terminal RK sampai ke KP atau terminal Titik Pembagi Atas Tanah (TPAT) atau Titik Pembagi Bawah Tanah (TPBT). Kapasitas maksimum 200 pasang, dengan diameter urat bervariasi mulai 0. mm sampai dengan 0.8 mm. Kabel sekunder dipasang dengan cara tanam langsung atau atas tanah (kabel udara). Kapasitas sekunder biasanya bervariasi 1.1 sampai dengan 1.5 dari kapasitas kabel primer.
23
2.2.5 Kotak Pembagi atau DP ( Distribution Point ) DP merupakan unit terminal kabel tempat penyambungan antara kabel sekunder dengan kabel distribusi (penanggal) yang mempunyai fungsi sebagai tempat penyambungan antara kabel sekunder dengan kabel distribusi, dan sebagai tempat pengetesan untuk melokalisir gangguan. DP dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5 Kotak Pembagi atau DP DP adalah tempat catuan (terminal kabel dropwire) dari rumah pelanggan. Daerah cakupan DP ditetapkan sedemikian rupa sehingga kabel dropwire dapat menjangkau rumah pelanggan. Kapasitas DP umumnya terdiri dari 10 dan 20 pair, namun dalam beberapa aplikasi terdapat kapasitas 49, 60 dan 100 pair. Kapasitas 10 pair biasa digunakan di daerah residensial, sedangkan 20 pair di daerah bisnis. Peletakannya ada di tiang atau di dinding. Dari kapasitas yang tersedia disisakan 1 atau 2 line sebagai cadangan. Untuk daerah dengan kebutuhan kecil dapat ditambahkan penggunaan tiang untuk menyokong dropwire [8]. Di dalam DP inilah kabel DW yang berasal dari KTB dihubungkan dengan kabel sekunder yang berasal dari kabinet. DP berfungsi sebagai berikut : 24
1. Titik tumpu akhir dari jaringan kabel sekunder. 2. Titik tambat awal dari jaringan distribusi. 3. Titik temu atau titik peralihan antara kabel sekunder dengan penanggal.
2.2.6 Kabel Penanggal ( Drop Wire ) Kabel penanggal adalah kabel yang dipasang dari terminal kotak pembagi sebagai saluran penanggal yang menghubungkan sampai ke kotak terminal batas. Kabel penanggal untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Kabel Penanggal
2.2.7 KTB ( Kotak Terminal Batas ) KTB adalah tempat pertemuan antara kabel DW/ penanggal dari luar rumah dengan kabel PVC (Permanent Virtual Cicuit) di dalam rumah (indoor cable). KTB ini berada pada rumah pelanggan. Untuk lebih jelas KTB dapat dilihat pada Gambar 2.7. Di dalam KTB terdiri dari 4 kabel yang berwarna merah, hijau, kuning dan hitam.
25
Gambar 2.7 KTB Kuning dan hitam akan dihubungkan ke DP yang terdapat pada tiang telepon melalui kabel DW, sedangkan kabel warna merah dan hijau akan dihubungkan ke kabel warna merah dan hijau yang terdapat pada roset melalui kabel PVC [8].
2.2.8 IKR / G ( Instalasi Kabel Rumah / Gedung ) Instalasi kabel rumah atau indoor cable menggunakan kabel jenis PVC. Kabel PVC merupakan kabel penghubung antara roset dengan KTB. Roset merupakan kotak ujung sambungan yang menghubungkan langsung ke pesawat telepon. Kabel warna hitam dan kuning yang terdapat pada roset digunakan untuk PABX. Instalasi kabel rumah atau indoor cable menggunakan kabel jenis PVC meliputi kabel indoor, soket, dan pesawat telepon. a. Kabel Indoor Kabel berisolasi dan berselubung PVC dengan warna abu- abu / hitam yang berfungsi untuk menghubungkan antara KTB dengan roset pesawat telepon. b. Soket
26
Merupakan terminal penyambungan antara instalasi kabel dalam rumah (indoor cable) dengan perangkat terminal (misal pesawat telepon) sehingga memudahkan menyambung dan memutuskan hubungan antara terminal ke instalasi kabel rumah. c. Pesawat telepon Merupakan media untuk berkomunikasi sebagai akhir dari jaringan kabel akses tembaga [8].
2.3 Struktur Dasar Kabel Serat Optik Serat optik terbuat dari bahan dielektrik yang berbentuk seperti kaca (glass). Di dalam serat inilah energi listrik diubah menjadi cahaya yang akan ditransmisikan sehingga dapat diterima diujung penerima (receiver) melalui transducer. Struktur dasar serat optik ditunjukkan pada Gambar 2.8 [5].
Gambar 2.8 Struktur Dasar Serat Optik Struktur serat optik terdiri dari :[2] 1. Inti (core) Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (core), dimana gelombang cahaya yang dikirimkan akan merambat dan mempunyai
27
indeks bias lebih besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca (glass) yang berdiameter antara 2µm - 125µm, dalam hal ini tergantung dari jenis serat optiknya. 2. Cladding Cladding berfungsi sebagai cermin yaitu memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Dengan adanya cladding ini cahaya dapat merambat dalam core serat optik. Cladding terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias yang lebih kecil dari core. Cladding merupakan selubung dari core. Diameter cladding antara 5µm - 250µm, hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core yaitu mempengaruhi besarnya sudut kritis. 3. Jaket (Coating) Coating berfungsi sebagai pelindung mekanis pada serat optik dan identitas kode warna terbuat dari bahan plastik. Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.
2.4 Jenis- Jenis Serat Optik Berdasarkan keperluan yang berbeda- beda, maka serat optik dibuat dalam dua jenis utama yang berbeda, yaitu single mode fibers dan multi mode fibers. 1. Single- Mode Fibers Single mode fibers mempunyai inti sangat kecil (yang memiliki diameter sekitar 9x10-6 meter atau 9 mikro meter), perambatan gelombang pada sistem single-mode fibers ini akan terlihat pada Gambar 2.9. Cahaya yang merambat secara paralel di tengah membuat terjadinya sedikit dispersi pulsa. Single-mode
28
fibers mentransmisikan cahaya laser inframerah (panjang gelombang 1300 - 1550 nm). Jenis serat ini digunakan untuk mentransmisikan satu sinyal dalam setiap serat. Serat ini sering dipakai dalam pesawat telepon dan TV kabel [5].
Gambar 2.9 Perambatan Gelombang pada Single-Mode Fibers
2. Multi Mode Fibers Multi-mode fibers mempunyai ukuran inti lebih besar ( berdiameter sekitar 6,35x10-5 meter atau 63,5 mikro meter) dan mentransmisikan cahaya inframerah (panjang gelombang 850 – 1300 nm) dari lampu light-emitting diodes (LED) dan perambatan gelombang yang terjadi pada sistem multi-mode fibers ini akan terlihat seperti pada Gambar 2.10. Serat ini digunakan untuk mentransmisikan banyak sinyal dalam setiap serat dan sering digunakan pada jaringan komputer dan Local Area Networks (LAN) [5].
Gambar 2.10 Perambatan Gelombang pada Multi-Mode Fibers
29
3. Multi-Mode Graded Index Pada jenis serat optik ini, core multi-mode graded index terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan berangsur-angsur turun sampai ke batas core-cladding. Akibatnya dispersi waktu berbagai mode cahaya yang merambat berkurang sehingga cahaya akan tiba pada waktu yang bersamaan. Perambatan gelombang yang terjadi pada sistem multi-mode graded index fibers ini akan terlihat seperti pada Gambar 2.11 [5].
Gambar 2.11 Perambatan Gelombang pada Multi-Mode Graded Index Fibers Pada multi-mode graded index ini, cahaya merambat karena difraksi yang terjadi pada core sehingga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat. Dispersi minimum sehingga baik jika digunakan untuk jarak menengah. Memiliki ukuran diameter core antara 30 - 60 µm, lebih kecil dari multi-mode step index. Dan dibuat dari bahan silica glass dengan harga yang lebih mahal dari serat optik multi-mode step index karena proses pembuatannya lebih sulit.
2.5 Cara Kerja Serat Transmisi Optik Ada beberapa cara kerja sistem transmisi serat optik yang akan dijelaskan, diantaranya pengiriman data dengan media cahaya, sistem relay, konsep kerugian, dan lebar jalur pada serat optik.
30
2.5.1 Transmisi Cahaya pada Serat Optik Jika cahaya hendak dipancarkan ke sasaran yang lurus, hal itu dapat dilakukan dengan menyorotkan cahaya ke sasaran yang dituju karena cahaya merambat lurus. Tetapi bagaimana jika cahaya hendak dipancarkan melalui daerah yang berbelok-belok ataupun berupa lintasan yang rumit, seperti dibawah tanah atau lubang yang kecil. Untuk mengatasi hal ini maka diperlukan suatu sistem yang bekerja seperti cermin tetapi memiliki efisiensi tinggi. Sistem pemantulan inilah yang merupakan prinsip dasar serat optik. Serat optik akan mengirimkan data dengan media cahaya dalam serat optik yang merambat melewati inti dengan pemantulan (memantul dari dinding pembungkus atau cladding) yang tetap. Prinsip ini disebut total pantulan internal, karena cladding tidak menyerap cahaya dari inti maka cahaya dapat melintasi jarak yang cukup jauh. Walaupun begitu ada beberapa cahaya yang mengalami kerugian (loss) ketika merambat dalam serat. Hal itu disebabkan karena pengotoran atau ketidakmurnian kaca. Besarnya kerugian cahaya tergantung kemurnian kaca dan panjang gelombang cahaya yang ditransmisikan.
2.5.2 Perambatan Cahaya dalam Serat Optik Pada dasarnya cahaya dapat merambat lurus atau memantul di dalam core serat optik, pemantulan cahaya terjadi karena indeks bias core lebih besar dibandingkan indeks bias cladding. Pola perambatan cahaya dalam serat optik sebagai berikut sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami refleksi atau refraksi. Sinar datang mengalami refleksi total karena memiliki sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat
31
melalui pantulan-pantulan. Refraksi (pembiasan cahaya) adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis [10].
2.5.3 Indeks Bias Ketika cahaya merambat di dalam suatu bahan yang jernih, kecepatannya akan turun sebesar suatu faktor yang ditentukan oleh karakteristik bahan yang dinamakan indeks bias. Dengan kata lain indeks bias adalah perbandingan antara kecepatan cahaya di ruang hampa dengan kecepatan cahaya di dalam bahan. Sebagian besar bahan yang digunakan untuk membuat serat optik memiliki nilai indeks bias sekitar 1,5. Karena indeks bias sebenarnya merupakan nilai perbandingan (rasio) antara kecepatan cahaya di dalam ruang hampa terhadap kecepatan cahaya didalam bahan, maka besaran indeks bias tidak memiliki satuan. Dengan indeks bias berperan sebagai faktor pembagi dalam menentukan kecepatan cahaya didalam suatu bahan, hal ini berarti bahwa semakin rendah nilai indeks bias maka semakin tinggi kecepatan cahaya di dalam bahan terkait. Hal ini ditunjukkan pada Persamaan 2.1 [2]. Indeks bias rendah = kecepatan cahaya tinggi
(2.1)
32
2.5.4 Hukum Snellius Sudut satu arah perambatan sinar cahaya diukur dengan mengacu ke garis normal bidang perbatasan antara kedua bahan. Garis normal adalah sebuah garis yang mengarah tegak lurus terhadap permukaan bidang perbatasan. Sudut yang dibentuk oleh arah sinar datang ke bidang perbatasan (terhadap garis normal) dan sudut yang dibentuk oleh arah sinar meninggalkan bidang perbatasan (terhadap garis normal) secara berturut-turut disebut sebagai sudut datang dan sudut bias sinar cahaya. Pemantulan cahaya menurut Hukum Snellius akan diperlihatkan dalam Gambar 2.12 [11]. Perhatikan bahwa sudut bias akan lebih besar dari sudut datang ketika cahaya merambat dari bahan yang berindeks bias besar ke bahan lainnya yang berindeks bias lebih kecil. Hukum Snellius ditunjukkan oleh Persamaan 2.2. n1 sin θ1 = n2 sin θ2
(2.2)
Gambar 2.12 Pemantulan Cahaya Menurut Hukum Snellius
33
Dimana n1 dan n2 secara berturut-turut adalah nilai indeks bias bahan pertama dan bahan kedua, sedangkan θ1 dan θ2 secara berturut- turut adalah sudut datang dan sudut bias. Dengan demikian, besarnya pembiasan (pembelokan arah cahaya) yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan Hukum Snellius.
2.5.5 Sudut Kritis Sudut perambatan sinar cahaya akan bertambah jika sinar memasuki sebuah bahan dengan indeks bias yang lebih kecil. Jika sudut datang sinar (didalam bahan pertama) menuju bidang perbatasan terus diperbesar, akan tercapai suatu titik dimana sudut bias menjadi bernilai 900 dan sinar akan merambat sejajar dengan bidang perbatasan di dalam bahan kedua. Sudut datang yang menyebabkan terjadinya hal ini disebut sebagai sudut kritis. Dapat dihitung nilai sudut kritis dengan mengambil nilai sudut bias sebesar 900. Hukum Snellius adalah terdapat pada Persamaan 2.3 [10]. n1 sin θ1 = n2 sin 900
(2.3)
Karena nilai sin 900 adalah 1, maka dapat disusun kembali persamaan di atas untuk mendapatkan sin θ1 dan kemudian nilai sudut θ1 yang dalam kasus ini adalah sudut kritis seperti pada Persamaan 2.4 θkritis = arcsin
n2 n1
(2.4)
2.5.6 Refraksi ( Pembiasan ) Cahaya Pembiasan cahaya adalah peristiwa penyimpangan atau pembelokan cahaya karena melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. Arah pembiasan cahaya dibedakan menjadi dua macam yaitu :
34
a. Mendekati garis normal Cahaya dibiaskan mendekati garis normal jika cahaya merambat dari medium optik kurang rapat ke medium optik lebih rapat, contohnya cahaya merambat dari udara ke dalam air. b. Menjauhi garis normal Cahaya dibiaskan menjauhi garis normal jika cahaya merambat dari medium optik lebih rapat ke medium optik kurang rapat, contohnya cahaya merambat dari dalam air ke udara. Syarat- syarat terjadinya pembiasan adalah sebagai berikut : 1) Cahaya harus melalui dua medium yang berbeda kerapatan optiknya. 2) Cahaya datang tidak tegak lurus terhadap bidang batas ( sudut datang lebih kecil dari 90 0). Pembiasan cahaya dapat terjadi dikarenakan perbedaan laju cahaya pada kedua medium. Laju cahaya pada medium yang rapat lebih kecil dibandingkan dengan laju cahaya pada medium yang kurang rapat. Menurut Christian Huygens (1629-1695) : “ Perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa dengan laju cahaya dalam suatu zat dinamakan indeks bias. “ Secara matematis dapat dirumuskan seperti pada Persamaan 2.5 [3]. n= dimana :
c
v
(2.5)
n = indeks bias c = laju cahaya dalam ruang hampa (3x108 m/s) v = laju cahaya dalam zat
35
Sebuah benda yang berada dalam air terlihat dari udara sepertinya berada pada kedalaman yang lebih dangkal dari kedalaman benda yang sebenarnya. Radiasi sinar tampak, atau cahaya, dari matahari sangat penting terhadap sistem kehidupan di lautan. Cahaya ini menyediakan energi yang dibutuhkan oleh arus laut dan angin untuk bersikulasi. Konversi energi cahaya tersebut menjadi energi panas membantu pembentukan lapisan tipis air hangat di dekat permukaan laut global, yang mendukung sebagian besar kehidupan laut. Lebih signifikan lagi, transmisi cahaya di air laut sangatlah penting untuk produktivitas di lautan. Sejumlah cahaya yang masuk ke atmosfer, akan direfleksikan ketika menyentuh permukaan laut. Hal ini tergantung dari kondisi air itu sendiri. Jika air laut tenang dan tidak banyak gelombang atau riak, maka akan lebih sedikit cahaya yang direfleksikan. Jika kondisi air bergolak dengan banyak gelombang, maka akan lebih banyak cahaya yang direfleksikan. Cahaya yang berpenetrasi di permukaan akan direfraksikan karena perbedaan kecepatan akibat perbedaan kerapatan media antara udara dengan air. Cahaya merambat lebih cepat di media air dibandingkan dengan media udara. Refraksi ini dijelaskan oleh Hukum Snellius yang menyebutkan bahwa hubungan antara sudut datang θ1 dan θ2 seperti pada Persamaan 2.6 [2]. Sin θ1 Sin θ2
=
v1 v2
=
n1 n2
(2.6)
Dimana v1 dan v2 adalah kecepatan gelombang pada media tertentu,
sedangkan n1 dan n2 merupakan indeks bias refraksi.
36
Indeks bias tidak pernah lebih kecil dari 1 dan nilainya untuk beberapa zat ditampilkan pada Tabel 2.2 [3]. Tabel 2.2 Indeks Bias Beberapa Medium yang Berbeda Medium
n=c/v
Udara Hampa
1.0000
Udara (pada STP)
1.0003
Air
1.333
Es
1.31
Alkohol etil
1.36
Gliserol
1.48
Benzena
1.50
Kaca Kuarsa Lebur
1.46
Kaca Korona
1.52
Api Cahaya / kaca flinta
1.58
Lucite / Plexiglas
1.51
Garam dapur (Natrium Klorida)
1.53
Berlian
2.42
Refraksi muncul ketika gelombang cahaya melewati media yang memberikan indeks refraksi yang berbeda-beda. Pada batas di antara media, fase kecepatan gelombang cahaya berubah, sehingga menyebabkan perubahan arah. Panjang gelombangnya dapat meningkat maupun berkurang, tetapi frekuensinya cenderung tetap. Sebagai contoh, sebuah berkas cahaya akan direfraksi ketika memasuki dan meninggalkan gelas, dan ini merupakan indikator adanya
37
perubahan dalam indeks refraksi. Indeks refraksi udara adalah 1,003 sedangkan indeks refraksi air adalah 1,33. Ketika sebuah objek diletakkan dalam gelas dengan posisi setengah terendam, maka objek tersebut akan terlihat membengkok dipermukaan air. Ini disebabkan oleh pembengkokan cahaya ketika
berkas cahaya tersebut
meninggalkan air ke udara dan ditangkap oleh mata kita sebagai garis pandang yang lurus. Garis pandang mata yang posisinya lebih tinggi memperlihatkan posisi objek yang lebih tinggi daripada posisi yang sebenarnya. Ini memperlihatkan objek berada pada kedalaman yang lebih dangkal dibandingkan yang sebenarnya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.13 [2].
Gambar 2.13 Refraksi Cahaya Secara skematik, refraksi cahaya biasanya diwakili oleh gambar arah cahaya yang mendekati ataupun menjauhi normal. Cahaya akan dibelokkan mendekati normal ketika cahaya memasuki medium yang lebih rapat dibandingkan medium datangnya ditunjukkan pada Gambar 2.14 [2]. Sementara cahaya akan dibelokkan menjauhi garis normal, ketika cahaya tersebut memasuki medium yang lebih renggang dibandingkan medium datangnya.
38
(a)
(b)
Gambar 2.14 (a) Refraksi Mendekati dan (b) Menjauhi Garis Normal
2.5.7 Difraksi Cahaya Jika muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit ( lebarnya lebih kecil dari panjang gelombang), maka gelombang ini akan mengalami lenturan sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar dibelakang celah tersebut. Peristiwa ini dikenal dengan difraksi. Pada Gambar 2.15 terlihat bahwa difraksi merupakan pembelokan cahaya di sekitar suatu penghalang/ suatu celah [2].
Gambar 2.15 Difraksi Cahaya pada Celah Tunggal
39
2.5.8 Dispersi Cahaya Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromatik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik ( me, ji, ku, hi, bi, ni, u ) pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan ditunjukkan pada Gambar 2.16. Hal ini membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari harmonisasi berbagai cahaya warna dengan berbeda-beda panjang gelombang [2]. Deretan warna yang tampak pada layar disebut spektrum warna. Dispersi cahaya terjadi karena setiap warna cahaya mempunyai indeks bias yang berbeda beda. Cahaya merah mempunyai indeks bias terkecil sedangkan cahaya ungu mempunyai indeks bias terbesar sehingga cahaya merah mengalamai deviasi (penyimpangan) terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar.
Gambar 2.16 Dispersi Cahaya
40
2.6 Sistem Relay Serat Optik Sistem relay serat optik terdiri dari transmitter (membuat dan menulis dalam sandi sinyal cahaya), serat optik (menghubungkan sinyal cahaya), regenerator optik (diperlukan untuk menaikkan sinyal jika serat digunakan pada jarak yang jauh) dan receiver optik (menerima dan menguraikan sandi sinyal cahaya).
2.6.1 Transmitter Transmitter berfungsi untuk menerima dan mengarahkan cahaya melalui peralatan optikal kemudian dirubah ke dalam rangkaian yang benar. Secara fisik transmitter mirip dengan serat optik dan biasanya mempunyai lensa untuk memfokuskan cahaya ke dalam serat. Pada dasarnya transmitter mengubah input sinyal listrik ke dalam modulasi cahaya untuk transmisi serat optik. Bergantung pada kealamian sinyal, hasil cahaya termodulasi mungkin akan berjalan on-off atau linier dengan intensitas bervariasi. Peralatan yang paling sering digunakan sebagai sumber cahaya transmitter adalah Light Emitting Diode (LED) dan Laser Diode (LD) [1].
2.6.2 Konektor Konektor adalah peralatan mekanik yang ditempatkan di ujung akhir kabel serat optik, sumber cahaya, receiver, atau kerangka mesin. Pada transmitter menyediakan informasi cahaya penjuru (bearing light) dari kabel serat optik melalui konektor. Konektor harus mengarahkan dan mengumpulkan cahaya. Konektor juga harus dapat dipasang dan dilepas dengan mudah dari peralatan. Hal
41
ini merupakan titik kunci. Konektor dapat dibongkar-pasang. Dengan fitur ini konektor menjadi berbeda dengan sambungan (splice). Untuk memastikan didapatkannya rugi yang rendah, konektor harus menghilangkan efek-efek pergeseran sudut dan lateral dan juga menjaga bahwa kedua ujung fiber akan saling menutup dengan sempurna. Bermacam-macam rancangan telah digunakan untuk membuat konektor-konektor semacam ini, di mana sebagian adalah lebih berhasil dari pada yang lain. Konektor optik merupakan salah satu perlengkapan kabel serat optik yang berfungsi sebagai penghubung serat. Konektor ini mirip dengan konektor listrik dalam hal fungsi dan tampilan luar tetapi konektor pada serat optik memiliki ketelitian yang lebih tinggi. Konektor menandai sebuah tempat dalam sambungan data serat optik setempat dimana daya sinyal dapat hilang dan BER atau keandalan dapat dipengaruhi oleh koneksi mekanik [1].
2.6.3 Receiver Optical receiver (penerima optik) seperti pelaut di dek kapal penerima sinyal. Receiver optik berfungsi mengambil sinyal cahaya digital yang masuk, menguraikannya dan mengirim sinyal listrik ke komputer lain, TV atau telepon. Receiver menggunakan fotosel fotodioda untuk mendeteksi cahaya. Pada dasarnya receiver optik mengubah modulasi cahaya yang datang dari serat optik kembali ke bentuk asalnya. Karena jumlah cahaya pada serat optik sangat kecil, receiver optik biasanya menggunakan penguat internal yang tinggi. Oleh karena itu receiver
42
optik dapat dengan mudah diisi kembali. Untuk alasan ini maka penting dilakukan untuk hanya menggunakan ukuran serat yang sesuai dengan sistem yang diberikan. Sebagai contoh, pasangan transmitter/receiver didesain untuk penggunaan single-mode fibers, tetapi digunakan dengan multi-mode fibers sehingga sejumlah besar cahaya pada keluaran serat akan memenuhi receiver dan kemudian menyebabkan beberapa distorsi sinyal keluaran (kelebihan sumber cahaya). Begitu juga jika pasangan transmitter / receiver yang didesain untuk multimode fibers digunakan pada single-mode fibers maka tidak cukup cahaya yang dapat mencapai receiver. Hasil keluaran terlalu banyak atau tidak ada sinyal sama sekali. ‘’Ketidaksesuaian’’ receiver baru dipertimbangkan jika ada cukup banyak kehilangan dalam serat dengan tambahan 5 - 10 dB pasangan cahaya ke dalam serat multi-mode hanya digunakan untuk memberikan kesempatan untuk mencapai operasi yang pantas. Meskipun begitu, ini merupakan kasus yang ekstrim dan tidak normal.
2.6.4 Konsep Kerugian dalam Serat Optik Kerugian di sini terjadi karena cahaya berjalan melewati serat. Mengingat cahaya menempuh jarak puluhan kilometer atau lebih, maka kemurnian kaca pada inti serat harus sangat tinggi. Inti serat optik terbuat dari kaca sangat murni yang memiliki sedikit kerugian. Untuk menilai kemurnian kaca digunakan sistem perbandingan dengan kaca jendela biasa. Kaca jendela yang bening, dapat melewatkan cahaya dengan
bebas, memiliki ketebalan 0,25 sampai 0,5 cm,
bagian tembus pandang. Dalam kasus ini, cahaya yang melewati pinggiran dan
43
masuk ke kaca, melewati beberapa centimeter. Jadi hanya sedikit cahaya yang mampu melewati puluhan kilometer kaca jendela [3]. Kerugian merupakan hasil utama dari perambatan acak dan penyerapan ketidakmurnian kaca. Sumber kerugian yang lain dalam serat disebabkan karena bengkok yang berlebihan yang mana menyebabkan cahaya meninggalkan area inti serat. Semakin kecil radius pembengkokan, semakin kecil kerugian. Oleh karena itu pembengkokan di sepanjang kabel serat optik harus memiliki radius sekecil mungkin.
2.6.5 Lebar Jalur Serat Optik Jenis lebar jalur untuk serat optik yang umum memiliki jangkauan sedikit MHz per km untuk inti serat yang sangat besar. Standart multi-mode fibers adalah ratusan MHz per km, sedangkan untuk single-mode fibers adalah ribuan MHz per km. Dengan bertambahnya panjang serat maka lebar jalurnya akan berkurang secara proporsional. Sebagai contoh, kabel serat yang dapat mendukung lebar jalur 500 MHz pada jarak 1 km hanya mampu mendukung 250 MHz pada jarak 2 km dan 100 MHz pada jarak 5 km. Karena single-mode fibers sebagai lebar jalur tinggi, faktor pengurangan lebar jalur sebagai fungsi panjang ini tidak menjadi masalah utama ketika menggunakan serat jenis ini. Meskipun demikian, harus diperhatikan ketika menggunakan multi-mode fibers, apakah digunakan sebagai lebar jalur maksimum atau digunakan dalam jangkauan sinyal sistem transmisi titik ke titik [7].
44
