Training Center
MODUL KONSEP DASAR KABEL SERAT OPTIK
q KONSEP PERAMBATAN CAHAYA q JENIS SERAT OPTIK q STRUKTUR SERAT OPTIK q JENIS, KODE WARNA DAN PENANDAAN KABEL OPTIK q KARAKTERISTIK SERAT OPTIK q FUNGSI ELEMEN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
ISSUED - 4/17/2004
1
Training Center
KONSEP PERAMBATAN CAHAYA Tujuan : • Siswa dapat memahami prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya. • Siswa dapat memahami perambatan cahaya dalam serat optik.
ISSUED - 4/17/2004
2
Training Center
BESARAN BESARAN PENTING
NOTASI - NOTASI λ = Panjang gelombang = wave length,
T = Perioda.
c = Kecepatan cahaya dalam ruang bebas / hampa = 300.000 km/dt. λ = Txc
atau
λ = c/f
di mana
ISSUED - 4/17/2004
T = 1/f
3
Training Center
Refractive Index (Indeks bias) Bila gelombang cahaya merambat melalui material, tidak dalam vacuum, maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacuum.
V = c/n,
atau
n = c/V
Di mana : n 1 = Refractive index atau indeks bias. V = Kecepatan rambat cahaya dalam material. Cahaya merambat dalam suatu medium dengan tiga cara : • Merambat lurus. • Dibiaskan. • Dipantulkan.
ISSUED - 4/17/2004
4
Training Center Contoh Pemantulan Penuh. Kalau kita berada di bawah air, permukaan air kadang kala kelihatan bersinar seperti suatu cermin, dan benda yang ada di atas permukaan air tidak dapat dilihat. Hal ini karena adanya pemantulan penuh.
Gambar 1 : Ilustrasi Perambatan Cahaya ISSUED - 4/17/2004
5
Training Center
PEMANTULAN DAN PEMBIASAN
REFRAKSI REFLEKSI
cahaya
cahaya Sudut datang
cahaya dibelokkan pada permukaan air
sudut refleksi r udara air i
cermin
ISSUED - 4/17/2004
6
Training Center
HUKUM Snell Garis normal
n1 Sin i = n2 Sin r
r1
r2
r3 = 90 0
n2 [ udara] n1 [air] i1
n1 > n2 i1 < r1 i2 < r2
i3
i2
i4
r4
i3 < r3 = 90 0 ; i3 = Sudut kritis i4 = r4 ISSUED - 4/17/2004
7
Training Center Hukum Refleksi (pemantulan) menyatakan : θ 1 = θ2 •
Bila θ 1 = 90°, maka θ 2 = 90°, berarti cahaya yang direfleksikan segaris dengan cahaya datang.
Hubungan θ 1 dengan θ 2 dapat dinyatakan dengan hukum Snellius: n2 Sin θ 1 = n2 Sin θ 2
atau Sin θ 1 / θ2 = Sin θ2 / θ1.
•
Cahaya yang bergerak dari materi dengan indek bias lebih besar (padat) ke materi dengan indeks bias lebih kecil (tipis) maka akan bergerak menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal). Sudut datang lebih kecil daripada sudut bias.
•
Cahaya yang bergerak dari materi dengan indek bias lebih kecil (tipis) ke materi dengan indeks bias lebih besar (padat) maka akan bergerak mendekati sumbu tegak lurus (garis normal). Sudut datang lebih besar daripada sudut bias.
ISSUED - 4/17/2004
8
Training Center
Gambar 2.a : Pemantulan dan pembiasan cahaya
ISSUED - 4/17/2004
9
Training Center
Gambar 2.b : Pemantulan dan pembiasan cahaya
ISSUED - 4/17/2004
10
Training Center
Besar dari cahaya yang direflesikan tergantung dari sudut datang.
Dengan mengatur θ1 , maka akan diperoleh θ2 = 90º. Jika θ2 = 90º, maka cahya yang direfraksikan tidak berjalan melalui material kedua (n2), tetapi merambat melalui permukaan (batas n1 dan n2). ISSUED - 4/17/2004
11
Training Center
Dengan memperhatikan rumus :
Sin θ1 Sin θ2
n2 = n1
Jika : θ 2 = 90º → Sin θ 2 = 1, sehingga : Sin θ1 = n2 / n1. Jika cahaya merambat dengan sudut datang (θ 1) dan sudut bias (θ 2) sebesar 90º, maka θ 1 disebut sudut kritis (θ c). Sehingga :
Sin θ c = n2 / n1 atau Sin-1 (n2 / n1). Dalam keadaan ini : • Tidak ada cahaya yang direfraksikan bila θ 1 ≥ θ c. • Cahaya datang direflesikan saat sudut datang lebih besar dari θ c. Kondisi ini disebut sebagai Total Internal Reflection, yang dapat terjadi hanya saat cahaya bergerak dari material dengan n lebih besar ke material dengan n lebih kecil. ISSUED - 4/17/2004
12
Training Center • Bila cahaya memasuki salah satu ujung serat optik, Sebagian besar cahaya terkurung didalam fiber dan akan dituntun ke ujung jauh. • Serat optik disebut sebagai penuntun cahaya (light guide) • Cahaya tetap berada dalam serat karena dipantulkan secara total oleh permukaan sebelah dalam serat. • Pantulan dalam total (Total Internal Reflection) dapat terjadi bila dipenuhi dua hal : 1. Indek bias inti (n1) lebih besar dari cladding (n2) 2. Sudut masuk cahaya harus lebih besar dari sudut kritis.
Gambar 3 : Fenomena Sudut Kritis di dalam serat optik ISSUED - 4/17/2004
13
Training Center
Bila cahaya lewat dari daerah indkes bias lebih rendah n0 ke indeks bias lebih tinggi n1 (cahaya memasuki ujung serat) dengan sudut masuk θ 0, dimana θ 0 lebih kecil dari sudut Kritis θ c, sinar akan masuk / dibiaskan ke dalam daerah dengan indeks bias yang lebih tinggi, dengan sudut keluar θ 1 yang lebih kecil dari θ 0. Bila θ 0 > θ c maka terjadilah pantulan.
Gambar 4 : Pembiasan pada suatu interface
ISSUED - 4/17/2004
14
Training Center
Hukum Snellius : no Sin θ 0 = n1 Sin θ 1 n0 = 1 θ0 = Sudut masuk luar Sinar memasuki inti pada titik A dengan sudut bias θ 1, dipantulkan pada titik dengan sudut ∅ ABC θ1 = 90º - ∅
ISSUED - 4/17/2004
15
Training Center
Sin θ 1 = Sin (90º - ∅ ) = Cos ∅ n1 Sin θ 0 = Cos ∅ n2 Bila cahaya masuk dengan sudut sedemikian sehingga sudut masuk dalam ∅ lebih kecil dari sudut kritis ∅c, maka cahaya akan merambat keujung jauh. Bila ∅ > ∅c maka cahaya yang masuk fiber dibiaskan keluar dan hilang. Nilai maksimum kritis untuk sudut masuk luar θ 0 adalah :
Teorema Pythagoras yang menghubungkan cos ∅c dengan sin ∅c :
Cos φ c =
n 12 - n 22 n1
Nilai maksimum dari sudut luar, untuk mana cahaya akan merambat didalam serat :
θ 0 ( maks )
n2 - n2 2 = Sin -1 1 n0
Sudut ini dinamakan sudut penerimaan atau setengah sudut kerucut penerimaan. ISSUED - 4/17/2004
16
Training Center
Dengan memutar sudut penerimaan ® didapat kerucut penerimaan.
Kerucut penerimaan yang diperoleh dengan memutar sudut penerimaan terhadap sumbu serat
Setiap cahaya yang diarahkan ke ujung serat di dalam kerucut akan diterima dan diteruskan ke ujung jauh.
ISSUED - 4/17/2004
17
Training Center
Kerucut penerimaan disebut sebagai celah numerik (Numerical Aperture = NA)
NA = Sin θ c (maks)
n12 - n 22 = n0
Jika n0 = 1, maka :
NA = Sin θ c (maks) = n12 - n 22
ISSUED - 4/17/2004
18
Training Center
Arc Sin.NA
Dibiaskan
Merambat lurus
Core [n1] Clading [n2]
Dipantulkan
n1 − n2 NA = n0 2
2
NA= Numerical Aparture n1 = Indeks bias core n2 = Indeks bias cladding n0 = Indeks bias pelepasan
Kerucut penerimaan = arc Sin NA
ISSUED - 4/17/2004
19
Training Center
ISSUED - 4/17/2004
20
Training Center
JENIS SERAT OPTIK: < Step index multimode < Graded index multimode < Step index singlemode
ISSUED - 4/17/2004
21
Training Center
Mode Perambatan Cahaya : § Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejumlah lintasan yang berbeda. § Lintasan cahaya yang berbeda-beda ini disebut mode dari suatu serat optik. § Ukuran diameter core menentukan jumlah mode yang ada dalam suatu serat optik. § Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode disebut serat optik multimode. § Serat optik yang hanya satu mode saja disebut serat optik single mode, serat optik single mode memiliki ukuran core yang lebih kecil.
ISSUED - 4/17/2004
22
Training Center
Prinsip perambatan cahaya dalam serat optik coating cladding
3
core 2
1
1
Sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami refleksi/refraksi
2
Sinar mengalami refleksi total karena memiliki sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat melalui pantulan-pantulan.
3
Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis
ISSUED - 4/17/2004
23
Training Center
Step Index Multimode Profil indeks bias 50 µm
125 µm
n2 n1
§ § § § §
Indeks bias core konstan. Ukuran core besar (50µm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis. Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar. terjadi dispersi. Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah.
ISSUED - 4/17/2004
24
Training Center
Serat optik grade index multimode
50 µm
125 µm
profil index bias
A
A A A
Core 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, Cahaya merambat karena difraksi yang terjadi pada core sehigga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat, Dispersi minimum, Harganya lebih mahal dari serat optik SI karena proses pembuatannya lebih sulit. ISSUED - 4/17/2004
25
Training Center
PROPAGASI CAHAYA MULTI MODE GRADED INDEX
Masing-masing kecepatan berbeda è tetapi sampainya bareng
ISSUED - 4/17/2004
26
Training Center
Serat optik step index single mode
9 µm
125 µm
profil indeks bias
§ § §
Serat optik SI monomode memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan ukuran claddingnya. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik. Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi.
ISSUED - 4/17/2004
27
Training Center
Rambatan pulsa pada serat optik
LIGHT SOURCE
CLADDING
OUTPUT PULSE
INPUT PULSE (LASER) Serat Optik jenis Single Mode SINGLE MODE
CORE
ISSUED - 4/17/2004
28
Training Center
STRUKTUR SERAT OPTIK TUJUAN : Siswa dapat memahami : •
Konstruksi Serat Optik.
•
Macam-macam Serat Optik.
ISSUED - 4/17/2004
29
Training Center
Susunan Serat Optik
core cladding
coating
Struktur Dasar Serat Optik Core (Inti) Cladding (lapisan) Coating (jaket) Core (inti) : berfungsi untuk menentukan cahaya merambat dari satu ujung ke ujung lainnya.
Gambar 1: Struktur Dasar Serat Optik
Cladding (lapisan) : berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Coating (jaket) : berfungsi sebagai pelindung mekanis sebagai pengkodean warna. Indek bias (n) Core selalu lebih besar daripada indek bias Cladding (Nc > Nd) ISSUED - 4/17/2004
30
Training Center
KETERANGAN : Core § Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi § Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini. § Memiliki diameter 10 mm ~ 50 mm. ukuran core sangat mempengaruhi karakteristik serat optik. Cladding § Terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil dari core § Merupakan selubung dari core § Hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis). Coating § Terbuat dari bahan plastik. § Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.
ISSUED - 4/17/2004
31
Training Center
Macam Serat Optik menurut susunannya : a. Single core b. Ribbon
core cladding
coating
Single Core
Ribbon
ISSUED - 4/17/2004
32
Training Center
Keuntungan Serat Optik : § § § § § § §
§ § § § §
Band width lebar. Informasi yang dikirim dalam satu saat lebih banyak. Redaman kecil. Jarak jangkau pengiriman tanpa repeater lebih jauh. Kebal terhadap induksi. Tidak terpengaruh oleh kilat, transmisi radio. Keamanan rahasia informasi lebih baik. Penyadapan informasi dengan induksi atau hubungan sederhana tidak dapat dilakukan. Aman dari bahaya listrik. Tidak ada bahaya sengatan listrik, kebocoran ke tanah / ground atau hubung singkat. Penambahan kanal / kapasitas terpasan lebih mudah Tidak ada cakap silang (Crosstalk). Tidak berkarat. Lebih ekonomis. Tahan temperatur tinggi. Konsumsi daya rendah.
ISSUED - 4/17/2004
33
Training Center
Kerugian Serat Optik : • Tidak menyalurkan energi listrik, sehingga diperlukan catuan listrik dari luar untuk mencatu sistem repeater, transmistter & receiver. • Perangkat sambung relatif lebih sulit, karena terbuat dari gelas silica, memerlukan penanganan yang lebih hati-hati. • Perangkat terminasi lebih mahal. • Perbaikan lebih sulit
ISSUED - 4/17/2004
34
Training Center
JENIS, KODE WARNA DAN PENANDAAN KABEL OPTIK TUJUAN : Siswa dapat memahami : •
Jenis Kabel Optik
•
Spesifikasi Kabel optik
•
Kode warna Serat
ISSUED - 4/17/2004
35
Training Center
KABEL SERAT OPTIK Berbeda dengan kabel metalik, kabel serat optik ukurannya kecil, + 3 cm, dan lebih ringan sehingga instalasi kabel serat optik dapat dilakukan melalui beberapa span secara sekaligus. Panjang kabel serat optik dalam satu haspel biasanya mencapai 2 s/d 4 km. Pada saat ini, untuk mengatasi keterbatasan kapasitas kabel tembaga, maka pembangunan junction menggunakan kabel serat optik jenis single mode. Ada dua jenis kabel optik, yaitu : 1.
PIPA LONGGAR (Loose Tube). Serat optik ditempatkan di dalam pipa longgar (loose tube) yang terbuat dari bahan PBTP (Polybutylene Terepthalete) dan berisi jelly. Saat ini sebuah kabel optik maksimum mempunyai kapasitas 8 loose tube, di mana setiap loose tube berisi 12 serat optik.
2.
ALUR (Slot) Serat optik ditempatkan pada alur (slot) di dalam silinder yang terbuat dari bahan PE (Polyethyiene). Pada saat di Jepang telah dibuat kabel jenis slot dengan kapasitas 1.000 serat dan 3.000 serat. ISSUED - 4/17/2004
36
Training Center
Diameter dan berat kabel optik jenis slot ( di Jepang) : Cable type
400-fiber cable 600-fiber cable 800-fiber cable 1.000-fiber cable
Diameter (mm)
Weight (kg)
24 (25) 24 (25) 30 (31) 30 (31)
0.57 (0.65) 0.57 (0.65) 0.85 (1.02) 0.85 (1.02)
ISSUED - 4/17/2004
37
Training Center
Penampang Kabel Optik Jenis Loose Tube
ISSUED - 4/17/2004
38
Training Center
Penampang Kabel Optik Jenis Slot
ISSUED - 4/17/2004
39
Training Center
KONSTRUKSI KABEL OPTIK
Sesuai dengan konstruksinya kabel optik terdiri dari : a. Kabel duct b. Kabel tanah c. Kabel atas tanah d. Kabel rumah
ISSUED - 4/17/2004
40
Training Center
Konstruksi Dasar Kabel Optik Duct
ISSUED - 4/17/2004
41
Training Center
Konstruksi Dasar Kabel Optik Bawah Tanah ISSUED - 4/17/2004
42
Training Center
Konstruksi dasar Kabel Optik Atas ISSUED - 4/17/2004 Tanah
43
Training Center
SINGLE FIBRE DESIGN
Konstruksi Dasar Kabel Rumah (2 s/d 6 fiber) ISSUED - 4/17/2004
44
Training Center
Konstruksi Dasar Kabel Rumah (8 s/d 12 fiber) ISSUED - 4/17/2004
45
Training Center
Fungsi dan bagian-bagian kabel optik jenis loose tube : a.
Loose tube, berbentuk tabung longgar yang terbuat dari bahan PBTP (Polybuty leneterepthalete) yang berisi thixotropic gel dan serat optik ditempatkan didalamnya. Konstruksi loose tube yang berbentuk longgar tersebut mempunyai tujuan agar serat optik dapat bebas bergerak, tidak langsung mengalami tekanan atau gesekan yang dapat merusak serat pada saat instalasi kabel optik. Thixotropic gel adalah bahan semacam jelly yang berfungsi melindungi serat dari pengaruh mekanis dan juga untuk menahan air. Sebuah loose tube dapat bersisi 2 sampai dengan 12 serat optik. Sebuah kabel optik dapat bersisi 6 sampai dengan 8 loose tube.
b.
HDPE Sheath atau High Density Polyethylene Sheath yaitu bahan sejenis polyethylene keras yang digunakan sebagai kulit kabel optik berfungsi sebagai bantalan untuk melindungi serat optik dari pengaruh mekanis pada saat instalasi.
ISSUED - 4/17/2004
46
Training Center
c.
Alumunium tape atau lapisan alumunium ditempatkan diantara kulit kabel dan water blocking berfungsi sebagai konduktivitas elektris dan melindungi kabel dari pengaruh mekanis.
d. Flooding gel adalah bahan campuran petroleum, synthetic dan silicon yang mempunyai sifat anti air. Flooding gel merupakan bahan pengisi yang digunakan pada kabel optik agar kabel menjadi padat. e. PE Sheath adalah bahan polyethylene yang menutupi bagian central strength member. f.
Central strength member adalah bagian penguat yang terletak ditengahtengah kabel optik. f Central Strength Member dapat merupakan: pilinan kawat baja, atau Solid Steel Core atau Glass Reinforced Plastic. Central Strength member mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi yang diperlukan pada saat instalasi.
g. Peripheral Strain Elements terbuat dari bahan polyramid yang merupakan elemen pelengkap optik yang diperlukan untuk menambah kekuatan kabel optik. Polyramid mempunyai kekuatan tarik tinggi.
ISSUED - 4/17/2004
47
Training Center
Fungsi dan bagian-bagian kabel optik jenis slot: a.
Kulit kabel, terbuat dari bahan sejenis polyethylene keras, berfungsi sebagai bantalan untuk melindungi serat optik dari pengaruh mekanis saat instalasi.
b.
Aluran (slot) terbuat dari bahan polyethylene berfungsi untuk menempatkan sejumlah serat. Untuk kabel optik jenis slot dengan kapasitas 1000 serat, diperlukan 13 aluran (slot) dan 1slot berisi 10 fiber ribbons. 1 fiber ribon berisi 8 serat.
c.
Central strength member adalah bagianpenguat yang terletak ditengahtengah kabel optik. Central strength member terbuat dari pilinan kawat baja yang mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi yang diperlukan pada saat instalasi.
ISSUED - 4/17/2004
48
Training Center
SPESIFIKASI KABEL OPTIK Karakteristik Mekanis : 1.
Fibre Bending (tekukan Serat) Tekukan serat yang berlebihan bertambahnya optical loss.
(terlalu
kecil)
dapat
mengakibatkan
2.
Cable Bending (tekukan Kabel) Tekukan kabel pada saat instalasi harus di jaga agar tidak terlalu kecil, karena hal ini dapat memerusak serat sehingga menambah optical loss.
3.
Tensile Strength Tensile strength yang berlebihan dapat merusakan kabel atau serat.
4.
Crush Crush atau tekanan yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah, sehingga dapat menaikkan optical loss
5.
Impact Impact adalah beban dengan berat tertentu yang dijatuhkan dan mengenai kabel optik. Berat beban yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah, sehingga dapat menaikkan optical loss.
6.
Cable Torsion Torsi yang diberian kepada kabel dapat merusak selubung kabel dan serat ISSUED - 4/17/2004
49
Training Center
Spesifikasi kabel optik. Jumlah loose tube
6 6 6 6 8 8 8
Jumlah serat per loose tube
2 4 6 12 4 6 12
Diameter luar/dalam Loose tube (mm) 2.2 x 1.4 2.2 x 1.4 2.5 x 1.5 3.5 x 2.5 2.2 x 1.4 2.5 x 1.5 3.5 x 2.5
ISSUED - 4/17/2004
Diameter luar kabel (mm)
13 13 13.5 16 15 16 17.5
Jumlah serat
4-12 4-24 6-36 12-72 24 24-48 24-96
50
Training Center
Jumlah fiber pada 6 Loose tube
Fiber count
1 (Biru)
2 (Oranye )
Loose tubes Number 3 4 (Hijau) (Coklat)
5 (Abu-abu)
6 (Putih)
4 4 6 6 8 8 10 12 12 12 16 18 24 24 24 36 36 48 60 72
2 4 2 6 2 4 2 2 4 6 4 6 4 6 12 6 12 12 12 12
Filler Filler 2 Filler 2 Filler 2 2 4 Filler 4 6 4 6 Filler 6 12 12 12 12
Quad/Filler Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 2 2 Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 4 Quad/Filler Quad/Filler 6 Quad/Filler Quad/Filler 12 12
Filler Filler Filler Filler 2 Filler 2 2 4 Filler 4 6 4 6 Filler 6 12 12 12 12
Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 2 Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 4 Quad/Filler Quad/Filler 6 Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 12
2 Filler 2 Filler 2 4 2 2 Filler 6 4 Filler 4 6 12 6 Filler 12 12 12
ISSUED - 4/17/2004
51
Training Center
Jumlah fiber pada 8 loose tube
1 Fiber Count (Biru)
2 (Oranye)
Loose tubes Number 3 4 5 (Hijau) (Coklat) (Abu-abu)
6 (Putih)
7 (Merah)
8 (Hitam)
24 24 24 36 36 48 48 60 72 84 96
4 Filler Filler 6 12 6 Filler 12 12 12 12
4 6 Filler 6 Filler 6 12 Filler 12 12 12
4 Filler Filler 6 Filler 6 Filler 12 12 12 12
4 6 Filler 6 12 6 12 12 12 12 12
Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 6 Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 12
4 6 12 6 12 6 12 12 12 12 12
Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 6 Quad/Filler Quad/Filler Quad/Filler 12 12
4 6 12 6 12 6 12 12 12 12 12
ISSUED - 4/17/2004
52
Training Center
Copper Conductor
Placement of copper quads Six loose tubes design Position One quad 6 Two quad 3 and 6 Eight loose tubes design One quad Two quad
ISSUED - 4/17/2004
Position 8 4 and 8
53
Training Center
Kode warna serat
1 Biru
7 Merah
2 Oranye
8 Hitam
3 Hijau
9 Kuning
4 Coklat
10 Ungu
ISSUED - 4/17/2004
5 6 Abu-abu Putih
11 Pink
12 Turquoise
54
Training Center
Kode warna tabung
No. Tabung 1 2 3 4 5 6 7 8
Warna Biru Oranye Hijau Coklat Abu-abu Putih Merah Hitam
ISSUED - 4/17/2004
55
Training Center
Diketahui Kabel Optik mempunyai 8 tabung, tiap-tiap tabung berisi 12 serat. Tentukan warna tabung dan serat untuk serat nomor : 12, 21, 32, 43, 54, 65, 76, 80
No. Serat 12 21 32 43 54 65 76 80
Warna tabung
ISSUED - 4/17/2004
Warna serat
56
Training Center
Tanda Pengenal Kabel Optik Kabel Optik harus diberi tanda pengenal yang tidak mudah hilang yang tertera pada kulit kabel di sepanjang kabel. Adapun tanda pengenal tersebut meliputi : - Nama pabrik pembuat - Tahun pembuatan * Tipe serat optik : - SM = Single Mode - GI = Graded Indeks - SI = Step Index * Pemakaian kabel optik : - D = Duct - A = Aerial - B = Buried - S = Submarine - I = Indoor
ISSUED - 4/17/2004
57
Training Center
* Jenis kabel optik : - LT = Loose tube - SC = Slotted core - TB = Tight Buffered * Struktur penguat : - SS = Solid Steel Core - WS = Standred Wire Steel - GRP = Glass Reinforced Plastik Panjang tanda pengenal kabel termasuk nama pabrik dan tahun pembuatan adalah satu meter. Contoh: SM-D-LT SS 6-3X2 2Q
Length mark
Length mark
ISSUED - 4/17/2004
58
Training Center
SMD-LT SS6-3T 2Q, adalah tanda pengenal kabel optik single mode untuk pemakaian duct dengan jenis loose tube, struktur penguatnya Solid State Core, jumlah serat adalah 6 dengan 3 buah loose tube dan juga mempunyai 2 quad kabel tembaga
* The fibre strain at the rated tensile strength must not exceed 50% of its proof stress strain ISSUED - 4/17/2004
59
Training Center
Cable Mechanical Characteristics
No. 1
2 3 4 1
2 3 4
Property Six loose tubes cable design Tensile strength* 2.2 mm OD 2.5 mm OD 3.5 mm OD Crush resistance Exitension Max. weight Eight loose tubes cable design Tensile strength* 2.2 mm OD 2.5 mm OD 3.5 mm OD Crush resistance Exitension Max. weight
Value
Unit N
min. 2300 min. 2700 min. 2700 ≥ 4.5 0.5 420
KN/100 mm % Kg/km N
min. 2300 min. 2700 min. 2700 ≥ 4.5 0.5 480
ISSUED - 4/17/2004
KN/100 mm % Kg/km
60
Training Center Typical Mechanical Test Requirement No. 1 2
Property Cable Bending Tensile Strength a. Six Loose Tube
Turn 20 -
Test parameter Diameter Load 20 x OD 2.2 mm OD 2.5 mm OD 3.5 mm OD
b. Eigth Loose Tube
-
3 4
Torsion Crush
10 -
2.2 mm OD 2.5 mm OD 3.5 mm OD -
5
Impact
-
-
Duration 40 seconds
Max. Attenuation 0.1 dB/km
10 Minutes
0.1 dB/km
10 minutes -
0.1 dB/km 0.1 dB/km at 1550 nm
-
0.1 dB/km
2500 N 2900 N 2900 N 2900 N 3100 N 3100 N 4500 N when crushed between two flat platens of 100 mm long. 3 kg dropped from a height of 1 m
Note : The cable shall also be able to withstand a long term residual tension of 1000 N and the fibre strain shall be close to 0.0%.
ISSUED - 4/17/2004
61
Training Center
Fibre Bending
Number 1 2 3
Characteristic Additional loss Radius Number of turn
ISSUED - 4/17/2004
Value < 0.1 30 mm 100
62
Training Center
KARAKTERISTIK SERAT OPTIK a.
1310 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics
Rec. ITU-T G.652 Table I.A Typical Fibre Construction
Number 1 2 3 4 5
Characteristic Value Single mode Fibre type Mode Field diameter 9.3 ± 0.5 µm (1310 nm) Mode field concentricity error Not exceed 1 µm Cladding diameter 125 ± 2 µm Cladding non circularity < 2%
ISSUED - 4/17/2004
63
Training Center
Table II.A Typical Optical Fibre Cable Characteristics
Number 1 2 3 4 5 6 7 8
Characteristic Maximum Attenuation at 1310 nm Maximum Attenuation at 1550 nm Maximum chromatic dispersion at 1310 nm Maximum chromatic dispersion at 1550 nm Min. Bending radius at full tensile strength Maximum cut-off wavelength at 1310 nm (λ cc ) Zero Dispersion Wavelength (λ 0) Slope at Zero Dispersion Wavelength (S0)
Value 0.4 dB/Km 0.3 dB/Km* 3.5 ps/ (nm.km) 20 ps/ (nm.km) 20 x cable OD 1270 nm 1300 - 1324 nm ≤ 0.093 ps/ (nm² km)
Note (*): For some applications, the maximum attenuation at 1550 nm region could be as small as 0.25 dB/km.
ISSUED - 4/17/2004
64
Training Center
b. Dispersion Shifted Fibre and Cable Characteristics Table I.B Typical Fibre Construction
Number 1 2 3 4 5
Characteristic Value Fibre type Single mode Mode Field diameter 7.0 - 8.3 ± 0.5 µm (1550 nm) Mode field concentricity error Not exceed 1 µm Cladding diameter 125 ± 2 µm Cladding non circularity < 2% Table II.B Typical Optical Fibre Cable Characteristics
Number 1 2 3 4 5 6
Characteristic Maximum Attenuation at 1310 nm Maximum Attenuation at 1550 nm Maximum chromatic dispersion at 1550 nm Min. Bending radius at full tensile strength Zero Dispersion Wavelength ( λ 0) Slope at Zero Dispersion Wavelength (S0) ISSUED - 4/17/2004
Value 0.4 dB/Km 0.25 dB/Km* 3.5 ps/ (nm.km) 20 x cable OD 1550 ± 15 nm ≤ 0.085 ps/ (nm² km) 65
Training Center
c. 1550 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics
Table I.C Typical Fibre Construction Number 1 2 3 4 5
Characteristic Value Single mode Fibre type Mode Field diameter 9.3 ± 0.5 µm (1310 nm) Mode field concentricity error Not exceed 1 µm Cladding diameter 125 ± 2 µm Cladding non circularity < 2%
ISSUED - 4/17/2004
66
Training Center
Table II.C Typical Optical Fibre Cable Characteristics
Number 1 2 3 4 5 6 7
Characteristic Maximum Attenuation at 1310 nm Maximum Attenuation at 1550 nm Maximum chromatic dispersion at 1310 nm Maximum chromatic dispersion at 1550 nm Min. Bending radius at full tensile strength Maximum cut-off wavelength at 1550 nm region ( λ cc) Maximum Dispersion-slope at 1550 nm
ISSUED - 4/17/2004
Value 0.4 dB/Km 0.2 dB/Km* 3.5 ps/ (nm.km) 20 ps/ (nm.km) 20 x cable OD 1530 nm 0.06 ps/(nm²km)
67
Training Center
Karakteristik Kabel Optik Multimode
No. 1 2 3 4 5 6
Karakteristik Redaman maksimum pada 850 nm Redaman maksimum pada 1310 nm Modal distorsion bandwidth (pada kemiringan -3 dB optik) pada 850 nm Modal distorsion bandwidth (pada kemiringan -3 dB optik) pada 1310 nm Dispersi chromatic pada 850 nm Dispersi chromatic pada 1310 nm
ISSUED - 4/17/2004
Nilai 4 dB/km 2 dB/km > 200 MHz.km > 200 MHz.km £ 120 ps/(nm.km) £ 6 ps/(nm.km)
68
Training Center
Persyaratan yang dibutuhkan oleh serat optik adalah : a.
Tidak putus saat gaya rentang (tensile force) bekerja pada serat optik.
b.
Tidak mengalami perubahan kulaitas perambatan cahaya akibat tekanan darisamping seperti misalnya microbending.
c.
Serat optik ditempatkan secara khusus didalam kabel optik.
d.
Pada sambungan serat optik harus diberi penguat.
ISSUED - 4/17/2004
69
Training Center
RUGI RUGI SERAT OPTIK Secara garis besar rugi-rugi yang terjadi diakibatkan oleh :
> Faktor intrinsik (dari serat itu sendiri). > Terjadi karena kabel optik yang diinstalasi. Rugi-rugi karena serat optik : >Penghamburan (scaterring loss) § Rayleigh scattering § Microbending § Core size variation § Mode coupling >Penyerapan (absorption loss)
Rugi-rugi karena instalasi : •Rugi-rugi penyambungan •Fresnel reflection •Bengkokan (macro bending)
ISSUED - 4/17/2004
70
Training Center
RUGI-RUGI PENGHAMBURAN Back Scattering Loss
• Disebabkan karena adanya facet facet yang memantulkan dan membiaskan cahaya. • Rayleigh scattering terjadi pada seluruh serat • Penghamburan dapat disebabkan karena : ' Micro bending ' Variasi ukuran inti / core ' Mode coupling effects
ISSUED - 4/17/2004
71
Training Center
Rugi-rugi karena micro bending
Rugi--rugi Penghamburan Rugi
Scattering by large obstructions
ISSUED - 4/17/2004
72
Training Center Rugi--rugi Penghamburan Rugi
• Rugi-rugi karena mode coupling Terjadi bila sudut sebuah mode yang direfleksikan berubah karena perubahan diameter inti, pada kasus ini beberapa mode menyatu (couple) • Mode coupling juga terjadi pada sambungan serat (connection & splices) bila ujung fibber disatukan
ISSUED - 4/17/2004
73
Training Center Rugi--rugi Penghamburan Rugi
Rugi-rugi karena variasi ukuran inti
ISSUED - 4/17/2004
74
Training Center Rugi--rugi Penghamburan Rugi
Rugi-rugi penyebaran Rayleigh pada fiber-fiber silika.
ISSUED - 4/17/2004
75
Training Center
RUGI-RUGI PENYERAPAN Absorbtion Loss
Terutama disebabkan karena adanya molekul-molekul air dalam inti gelas. OH -
ISSUED - 4/17/2004
76
Training Center
RUGI-RUGI KARENA INSTALASI
Rugi-rugi penyambungan. • Penyambungan dengan : > Busur api > Mekanis > Konektor
ISSUED - 4/17/2004
77
Training Center Rugi--rugi karena instalasi Rugi
Rugi-rugi karena macro bending
Rambatan sinar dalam sebuah fiber yang dibengkokkan
ISSUED - 4/17/2004
78
Training Center Rugi--rugi Penghamburan Rugi
Rugi-rugi karena variasi ukuran inti dalam serat
Radiation loss caused by diameter changes
ISSUED - 4/17/2004
79
Training Center Rugi--rugi Penghamburan Rugi
Rugi-rugi karena micro bending
ISSUED - 4/17/2004
80
Training Center
Rugi-rugi Optik
Coupling loss with emitting element
Pressure from the side (Lateral pressure) Splicing loss Rayleigh scattering
Daya tr
Daya kirim Absorbtion loss Fresnel reflection
Scattering due to structure disuniformity
Micro bending loss
Fresnel reflection
Coupling loss with receiving element
Radiation loss due to bends
ISSUED - 4/17/2004
81
Training Center
PANTULAN FRESNEL
&
Terjadi bila cahaya melewati antara dua buah material dengan indeks bias yang berbeda. & Cahaya yang jatuh tegak lurus pada sebuah permukaan tidak dapat seluruhnya, melampaui permukaan tersebut, sebagian cahaya akan direfleksikan.
ISSUED - 4/17/2004
82
Training Center
Karakteristik Redaman Optik Mewakili Serat Optik Silika 100 1977
(1.24 um) 50
(1.38 um)
Optical loss (dB/Km)
(0.94 um)
1978
Absorbtion due to OH ion 5
1 “1st window”
0.5
Ray leig hs catt erin g
1984
Infrared absorption
1979
loss
Ultr a abs violet orp tion loss
“3rd window”
“2nd window”
0.1 0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Light wavelength (um)
ISSUED - 4/17/2004
83
Training Center
DISPERSI !Dispersi dapat didefinisikan sebagai lebar pulsa cahaya output yang dihasilkan oleh sebuah pulsa input ideal dengan lebar mendekati nol. !Dalam praktis: Dispersi = ∆t,
pulsa input = tp1 pulsa output = tp2 didefinisikan sebagai :
∆t = [tp22 - tp12]½ Dispersi diukur dalam waktu : B nano detik (10-9), atau B pico detik (10-12)
ISSUED - 4/17/2004
84
Training Center Dispersi
Pulsa cahaya yang dilirim diinginkan diterima dalam keadaan utuh. Fiber Optik
A
A
T
T
Bila loss terlalu besar sehingga “A” kecil dan tidak dapat dideteksi, perlu pengulang (repeater)
Transmitter
Repeater
Receiver
!Pulsa-pulsa yang melebar dapat menyatu dengan pulsa yang terdahulu dan berikutnya. !Pulsa-pulsa dapat dipisahkan dengan menjauhkan satu dari yang lain pada pemancar, ® mengurangi laju bit maksimum !Pada laju bit yang tinggi, panjang maksimum yang semula dibatasi oleh pengaruh dispersi. ISSUED - 4/17/2004
85
Training Center Dispersi
Pulsa cahaya yang dilirim ke dalam serat optik akan mengalami pelebaran.
ISSUED - 4/17/2004
86
Training Center
DISPERSI ANTAR MODE (Intermodel Dispersion)
Dispersi
!Terjadi karena banyaknya mode dalam sebuah serat !Waktu tempuh masingmasing mode berbeda !Pulsa yang diterima adalah penjumlahan dari pulsa-pulsa mode, dimana masing-masing diperlambat dengan waktu yang berbeda. !Keterlambatan total yang terpendek adalah yang merambat lurus. !Dispersi ini sangat berpengaruh pada serat multi mode.
ISSUED - 4/17/2004
87
Training Center
DISPERSI BAHAN (chromatic Dispersion)
Dispersi
• Disebabkan karena cahaya yang masuk kedalam serat terdiri dari beberapa panjang gelombang. Dispersi ini berhubungan lebar spektrum panjang gelombang Dispersi ini umumnya diberikan dalam bentuk : ps/km.nm • Pada serat optik single mode, dispersi ini yang berpengaruh.
ISSUED - 4/17/2004
88
Training Center
FUNGSI ELEMEN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
ISSUED - 4/17/2004
89
Training Center
Pada komunikasi serat optik sinyal yang digunakan dalam bentuk sinyal digital, sedangkan penyaluran sinyal melalui serat optik dalam bentuk pulsa cahaya. Pulsa cahaya didapat dari memodulasi sinyal informasi dalam bentuk digital dalam suatu komponen Sumber Optik, proses ini terjadi pada arah kirim. Sedangkan pada arah terima melalui Detektor Optik, pulsa cahaya diubah kembali dalam bentuk sinyal digital.
ISSUED - 4/17/2004
90
Training Center
Transmisi Fungsinya untuk menyalurkan informasi (suara, gambar, data) antar titik yang terdapat pada jaringan telekomunikasi.
Transmisi
Transmisi
Terminal
Terminal
Sentral
Sentral
ISSUED - 4/17/2004
91
Training Center
Sistem Transmisi
Menurut jenisnya :
Menurut aplikasinya :
ð Fisik (kabel, optik) ð Non Fisik
ð Jaringan akses ð Junction (MEA) ð Trunk
ISSUED - 4/17/2004
92
Training Center
KOMPOSISI DASAR SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
(.
repeater
light source optical fiber
:.
optical fiber o/e
E/O
detector
e/o
(. :.
O/E
TV
TV • Konversi sinyal electric optic
• Media transmisi sinyal optik
• Type : L E D LASER
• Type : Multimode Singlemode
• Konversi sinyal optic elec optic
• Media transmisi sinyal optik
• Konversi sinyal optic electric
• Type : Multimode Singlemode
• Type : P I N APD
LED : Light Emitting Diode LASER : Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation PIN : Positive Intrinsic Negative APD : Avalanche Photo Diode
ISSUED - 4/17/2004
93
Training Center
SUMBER OPTIK * Sumber optik pada sistim transmisi serat optik berfungsi sebagai pengubah besaran sinyal listrik / elektris menjadi sinyal cahaya (E/O converter). * Tedapat dua jenis sumber optik yaitu LED dan diode laser. • Pemilihan dari sumber cahaya yang akan digunakan bergantung pada bit rate data yang akan ditransmisikan dan pertimbangan ekonomi (harga dari sumber optik).
ISSUED - 4/17/2004
94
Training Center
LED (Light Emitting Diode) * * * *
* *
LED merupakan diode semikonduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme emisi spontan. Terdapat dua jenis LED yaitu Surface Emitting LED dan Edge Emitting LED, edge emitting led memiliki efisiensi coupling ke serat yang lebih tinggi. LED mengubah besaran arus menjadi besaran intensitas cahaya dan karakteristik arus/daya pancar optik memiliki fungsi yang linear. Cahaya yang dipancarkan LED bersifat tidak koheren yang akan menyebabkan dispersi chromatic sehingga LED hanya cocok untuk transmisi data dengan bit rate rendah sampai sedang. Daya keluaran optik LED adalah -33 dBm s/d -10 dBm. LED memiliki lebar spektral (spectral width) 30-50 nm pada panjang gelombang 850 nm dan 50-150 nm pada panjang gelombang 1300 nm.
ISSUED - 4/17/2004
95
Training Center
Pola Pancaran Daya LED
ISSUED - 4/17/2004
96
Training Center
Proses Modulasi pada LED * Modulasi yang diterapkan pada LED adalah modulasi intensitas. * Pulsa-pulsa listrik (diwakili dengan kondisi ada arus/tidak ada arus) secara langsung diubah menjadi pulsa-pulsa optik/ cahaya (diwakili dengan ada/ tidaknya pancaran cahaya).
ISSUED - 4/17/2004
97
Training Center
Diode LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) *
* * * * * *
Diode laser merupakan diode semikonduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme pancaran/ emisi terstimulasi (stimulated emmision). Cahaya yang dipancarkan oleh diode laser bersifat koheren. Diode laser memiliki lebar spektral yang lebih sempit (s/d 1 nm) jika dibandingkan dengan LED sehingga dispersi chromatic dapat ditekan. Diode laser diterapkan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi. Daya keluaran optik dari diode laser adalah -12 s/d + 3 dBm. Karakteristik arus kemudi daya optik diode laser tidak linear. Kinerja (keluaran daya optik, panjang gelombang, umur) dari diode laser sangat dipengaruhi oleh temperatur operasi.
ISSUED - 4/17/2004
98
Training Center
Karakteristik I/P0 dan Spektral LED
ISSUED - 4/17/2004
99
Training Center
Karakteristik Diode Laser
Narrow band laser = 0,25 nm
Narrow laser = 4 nm
Karakteristik I/Po
Karakteristik Spektral
ISSUED - 4/17/2004
100
Training Center
Pola Pancaran Daya Diode Laser
ISSUED - 4/17/2004
101
Training Center
Proses Modulasi Diode Laser
* Pada umumnya modulasi yang diterapkan diode laser adalah modulasi intensitas. * Karena diode laser memiliki karakteristik I-Po yang tidak linear maka perlu ditambahkan arus pra-tegangan searah (DC) agar diode bekerja pada daerah linear (daerah operasi laser).
ISSUED - 4/17/2004
102
Training Center
Detektor Optik / Photodetector * * *
Photodetector berfungsi mengubah variasi intensitas optik/ cahaya menjadi variasi arus listrik. Karena perangkat ini berada di ujung depan dari penerima optik maka photodetector harus memiliki kinerja yang tinggi. Persyaratan kinerja yang harus dipenuhi oleh photo diode meliputi : - Memiliki sensitivitas tinggi, - Memiliki lebar-bidang atau kecepatan response/ tanggapan yang cukup untuk mengakomodasi bit rate data yang diterima, - Hanya memberikan noise tambahan minimum - Tidak peka terhadap perubahan suhu.
ISSUED - 4/17/2004
103
Training Center
*
Pada sistim transmisi serat optik digunakan dua jenis photodetector yaitu : - Diode PIN/ FET (Positive Intrinsic Negative/ Field Effect Transistor) - APD (Avalanche Photo-Diode).
*
Photodiode dioperasikan pada prategangan balik.
*
Cahaya yang diterima akan diubah menjadi arus listrik, pada tahanan RL arus tersebut diubah menjadi besaran tegangan.
*
Perbandingan arus yang dihasilkan photodetector terhadap daya optical yang diterima disebut Sensitivitas optik dan dinyatakan dalam satuan A/W.
*
Sensitivitas suatu photodetector sangat bergantung pada panjang gelombang operasi dan bahan photodetector.
ISSUED - 4/17/2004
104
Training Center
Rangkaian Photo Dioda
ISSUED - 4/17/2004
105
Training Center
Karakteristik Spektral Photodetector
Panjang gelombang cut off Bahan Photodetector
ISSUED - 4/17/2004
106
Training Center
Training Center
SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK
Karakteristik Photo Dioda
ISSUED - 4/17/2004
107
