PENENTUAN RUGI-RUGI BENGKOKAN SERAT OPTIK JENIS SMF-28 Syahirul Alim Email:
[email protected] Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta Abstrak Telah dilakukan penelitian tentang Rugi-rugi bengkokan serat optik jenis smf-28 menggunakan sumber Laser Dioda dengan panjang gelombang 1550 nm. Detektor optik, Optical Spectrum Analyzer(OSA) digunakan untuk mengukur intensitas keluaran serat optik. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa jari – jari kelengkungan serat optik berpengaruh terhadap intensitas keluaran serat optik, terutama pada nilai rugi-rugi bengkokan (bending losses) serat optik akan meningkat seiring dengan semakin kecilnya jari-jari bengkokan. Kemudian rugi-rugi bengkokan (bending losses) akan meningkat secara drastis pada jari-jari kritis. Diperoleh jari-jari kritis 18,56 mm untuk serat optik corning smf-28 dan untuk serat optik smf-28 adalah 0,4 mm. Kata kunci : smf-28, corning smf-28, Laser Dioda, Optical Spectrum Analyzer, bending losses, jarijari kritis tidak
1. Pendahuluan
selamanya
lurus
akan
tetapi
Komunikasi telah menjadi kebutuhan
mengharuskan terjadi bengkokan pada posisi
pokok dalam dunia modern. Perkembangan dan
sudut tertentu ataupun kelengkungan dengan
penerapan
teknologi
jari – jari tertentu sehingga terjadi pelemahan
berkembang
dengan
telekomunikasi cepat,
termasuk
energi transmisi cahaya.
penggunaan jaringan Serat Optik sebagai salah 2
satu media telekomunikasi .
Permasalahan
yang
timbul
adalah
bagaimanakah pengaruh pembengkokan serat
Serat optik adalah salah satu media
optik
dengan
jari-jari
transmisi yang dapat menyalurkan informasi
intensitas daya keluaran.
dengan gelombang pembawanya bukan berupa
2. Metode Penelitian
tertentu
terhadap
gelombang elektromagnet atau listrik, akan
Serat optik yang digunakan dalam
tetapi berupa sinar laser. Kelebihan yang
penelitian adalah serat optik smf-28 atau single
dimiliki sehelai serat optik diantaranya dapat
mode fiber . Single mode fiber adalah serat
membawa sinyal informasi dalam kapasitas
optik yang hanya dapat menopang satu moda
besar hingga 5 Gigabyte perdetik, ukuran serat
perambatan. Bahan serat optik yang tersedia
optik yang amat tipis antara 125 hingga 400
ada dua macam yaitu corning smf-28 sepanjang
µm, pulsa cahaya didalam serat optik tidak
108 cm yang menyatu dengan Laser Dioda
terpengaruh noise elektris maupun medan
dinamakan Laser Dioda Fiber Pigtail dan serat
magentik, dan masih banyak lagi.
optik smf-28 sepanjang 3 meter.
Sedangkan
kelemahan
serat
optik
Sumber cahaya yang digunakan berasal
paling utama pada penyambungan serat optik
dari Laser Dioda dengan panjang gelombang
harus menggunakan teknik serta ketelitian yang
1550 nm dengan intensitas tertentu dan konstan,
tinggi, kemudian pemasangan kabel serat optik
dalam hal ini intensitas masukan laser sebesar
1
1,25 mW. Tersedia 2 macam sumber laser 1550
dengan menggunakan adapter atau konektor
nm yaitu sumber laser dari Laser Dioda Fiber
serat. Berdasarkan perlakuan pada serat optik,
Pigtail dan sumber laser 1550 nm yang berasal
percobaan ini terbagi menjadi 2 macam, yaitu
dari Tuneable Laser Source (TLS).
permodelan serat optik lurus dan permodelan
Kemudian detektor yang digunakan untuk
Bengkokan serat optik. Kemudian berdasarkan
mengukur intensitas keluaran serat optik adalah
sumber laser laser dioda dan jenis serat optik,
instrumen Optical Spectrum Analyzer(OSA).
maka percobaan ini terbagi lagi menjadi dua
Oleh karena itu, setting peralatan dalam
macam, yaitu Set Alat Permodelan dengan
penelitian ini terbagi dua
yaitu
Sumber Laser Pigtail dan Set Alat Permodelan
percobaan dengan sumber Laser Dioda Fiber
dengan Sumber Tuneable Laser Source (TLS)
Pigtail
sudah
setting alat permodelan bengkokan serat optik
menyatu dengan corning smf-28 dan percobaan
kedua macam percobaan dapat dilihat pada
dengan sumber Tuneable Laser Source (TLS)
gambar 1 dan gambar 2 berikut ini :
LPS-SMF28-1550-FC
macam, yang
yang dihantarkan pada serat optik smf-28
LD Driver
r
Optical Spectrum Analyzer
Gambar 1 Set Alat Permodelan Bengkokan Serat Optik dengan sumber Laser Dioda Fiber Pigtail menyatu dengan corning smf-28
percobaan dengan sumber Laser Dioda Fiber Pigtail diatas memerlukan Laser Dioda Driver untuk mensuplai catu daya pada Laser Dioda tersebut. Sedangkan pada percobaan dengan Tuneable Laser Source (TLS) tidak memerlukan Laser Dioda Driver karena didalam perangkat instrumen TLS tersebut sudah menyatu dengan catudaya. Oleh karena itu setting alat percobaan-nya sebagai berikut :
Optical Spectrum Analyzer
Tuneable Laser Source
r Gambar. 2 Set Alat Permodelan Bengkokan Serat Optik dengan TLS
2
Penentuan Rugi-rugi Bengkokan Serat
3.2 Karakterisasi Laser Dioda
Optik yaitu dengan mengkonversikan nilai
Karakterisasi Laser bertujuan untuk
intensitas keluaran serat optik permodelan
mengamati karakter laser Dioda.
lurus maupun serat optik bengkok, selanjutnya
Karakterisasi
rugi-rugi
memberikan arus listrik pada Laser Dioda Fiber
permodelan
lurus
dinamakan
atenuasi-lurus (αlurus) sedangkan rugi-rugi
Pigtail
Laser
dimulai
dari
di
lakukan
nilai
arus
dengan ambang
permodelan serat optik dinamakan atenuasi-
(I threshold )
model bengkok (αmodel-bengkok). Oleh karena
melebihi Arus Optimum I Optm 41 mA.
pada rugi-rugi permodelan lurus, faktor yang
Hasil karakterisasi Laser Dioda Fiber Pigtail
berpengaruh adalah rugi-rugi selain bengkokan
bisa dilihat pada grafik berikut :
12,3 mA hingga 18,6 mA. Tidak
(
(intrinsik), sedangkan pada model bengkok
Grafik Keluaran Laser Pigtail
faktor yang sangat berpengaruh adalah rugiakibat
bengkokan
maupun
rugi bengkokan serat optik adalah dengan atenuasi
model
225
selain
bengkokan. Sehingga untuk menentukan rugimengurangkan
250
bengkok
dengan atenuasi lurus(αmodel-bengkok–αlurus)
200 In ten sitas (M ikro W att)
rugi
)
175 150 125 100 75 50 25 0 12 12.4 12.8 13.2 13.6 14 14.4 14.8 15.2 15.6 16 16.4 16.8 17.2 17.6 18 18.4
3. Hasil dan Pembahasan
Arus (mA) Gambar 4 karakterisasi Laser
3.1 Pembacaan data pada OSA
3.3 Rugi-rugi selain Bengkokan Serat Optik Rugi-rugi selain bengkokan serat optik ditentukan dengan memasukan nilai intensitas daya masukan laser sebelum masuk serat optik dan nilai intensitas daya keluaran serat optik dalam keadaan lurus kedalam persamaan: dB = 10 log Gambar.3 Display data OSA
Pembacaan
data
pada
Optical
pi ........................................(1) Po
dengan:Pi = daya Laser yang ditransmisikan Spectrum
(masuk) kedalam serat optik dan Po= daya
Analyzer sebagaimana Gambar.3 menunjukkan
optik yang keluar dari serat optik lurus.
dengan detail nilai intensitas daya keluaran
dimana Diperoleh rugi-rugi selain bengkokan
serat optic, nilai panjang gelombang keluaran
pada serat optik corning smf-28 sebesar 3,5892
serat optik juga terbaca. Sehingga pembacaan
dB, sedangkan rugi-rugi selain bengkokan pada
data menggunakan Optical Spectrum Analyzer
serat optik smf-28 dengan sumber TLS sebesar
(OSA)
2,451 dB.
sangat
akurat
untuk
pengamatan
spektrum cahaya optik
3
Rugi-rugi
selain
bengkokan
ini
Tabel 1. pengukuran konversi Rugi-rugi bengkokan serat optik corning smf-28
disebabkan oleh beberapa hal diantaranya : Dioda dikarenakan komposisi serat bahan dan fabrikasi serat, Hamburan
sepanjang
serat
optik
yang
disebabkan tumbukan cahaya dengan partikel, Mikrobending
Serat
Optik,
α model Bengkok - α lurus (dB) 0.2787 0.3556 0.7807 0.9257 0.9751 1.0351 1.1994 1.3268 1.3593 1.3919 1.5593
R (mm) 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10
absorbsi bahan serat optik terhadap sinar Laser
disebabkan
ketidakrataan permukaan batas antara inti– selubung secara acak pada serat optik karena proses pengkabelan, 1.6 1.5
Rugi–rugi kopling yaitu rugi-rugi pada proses Laser Dioda ke dalam serat optik dan antara serat optik dengan detektor Optical Spectrum
Rugi-rugi Bengkok (dB)
pengkoplingan berkas sinar Laser dari sumber
1.4
Analyzer.
1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 5
3.4 Rugi-rugi Bengkokan Serat Optik
optik,
yaitu
Grafik
dengan
merupakan
memasukkan kedalam persamaan 1. 3.4.1
25
30
35
40
45
50
55
60
65
pada
gambar.6
konversi
satuan
diatas intensitas
bengkokan serat seperti pada tabel.1 ke dalam
Serat Optik Corning smf-28 Hasil pengukuran bengkokan serat
optik corning smf-28 (sepanjang 108 cm),
satuan
Pigtail 1250 µW, Intensitas Daya Keluaran Serat Optik Lurus 547 µW.
rugi-rugi
serat
optik
sebagaimana
persamaan (1). Berdasarkan kurva grafik gambar.5
Intensitas Daya Keluaran Laser Dioda Fiber tampak
bahwa
semakin
kecil
jari-jari
bengkokan serat optik maka akan semakin besar nilai rugi-rugi bengkokan.
5.2
3.4.2
5
Serat optik smf-28 pengukuran rugi-rugi serat optik smf-
4.8
Losses (dB )
20
Gambar.6 Rugi-rugi Bengkokan serat optik corning smf-28
Optik sama seperti penentuan Rugi-rugi selain serat
15
jari-jari (mm)
Penentuan Rugi-rugi Bengkokan Serat bengkokan
10
28
memakai
sumber
Tuneable
Laser
4.6
Source(TLS) dengan intensitas daya keluaran
4.4
TLS 1259 µW, diperoleh intensitas daya
4.2
keluaran serat optik lurus 716 µW
4 3.8 0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
Jari-jari (cm)
Gambar.5 Grafik Rugi-rugi model Bengkok serat optic smf-28
4
Tabel.2 Pengukuran intensitas Bengkokan serat optik smf-28
menunjukkan
bahwa
perubahan nilai rugi-rugi bengkokan smf-28 tampak lebih kentara dibandingkan dengan
α model Bengkok - α lurus
R (mm) 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
gambar.8
gambar.6 terutama pada jari-jari 15 – 10 mm
2.464 2.4747 2.4747 2.5070 2.5395 2.5504 2.5723 2.5833 2.5833 2.6275 2.6609 3.2473 19.2043
perubahan nilai rugi-rugi bengkok tampak lebih drastis atau signifikan. 3.4.3 Menentukan jari-jari kritis bengkokan Serat Optik Menurut
Gerd
Keiser
(2000),
pengurangan kelengkungan serat optik jika perubahan nilai rugi – ruginya bertambah secara eksponensial hingga mencapai jari – jari tertentu,maka
bengkokan
tersebut
telah
3
mencapai jari-jari kritis . 20
Rugi-rugi Bengkok (dB)
18
Penentuan jari-jari kritis bengkokan
16
serat optik pada percobaan ini bisa diamati dari
14 12
kurva grafik rugi-rugi bengkokan. Untuk serat
10
optik corning smf-28 perubahan drastis nilai
8 6
rugi-rugi bengkokan bekisar pada jari-jari 1
4 2 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
jari-jari (mm)
smf-28
Gambar 7. Rugi-rugi Bengkokan Serat Optik smf-28
Berdasarkan gambar.7 dilihat bahwa semakin kecil jari-jari bengkokan serat optik maka akan semakin besar nilai rugi-rugi bengkokan, Jika membandingkannya dengan kurva grafik rugi-rugi bengkokan corning smf28 maka diperoleh :
Rugi-rugi bengkokan (dB)
hingga 1,5 cm. Sedangkan untuk serat optik perubahan
drastis
nilai
rugi-rugi
bengkokan pada jari-jari 1 hingga 1,5 cm. teoritis1,
Secara
jari-jari
kritis
bengkokan serat optik smf-28 adalah :
Rcs =
20λ 3
(n1 − n2 ) 2
λ 2,748 − 0,996 λ0
−3
dimana: λ 0 = panjang gelombang cut – off serat mode tunggal.
λ = panjang gelombang sinar Laser
3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2
Dioda = 1542 nm Rugi-rugi smf-28
diperoleh nilai jari-jari kritis untuk serat optik
Rugi-rugi corning smf28
corning smf-28 sebesar 18,56 mm. Sedangkan jari-jari kritis serat optik smf-28 adalah sebesar 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
0,4 mm.
jari-jari (mm)
Gambar.8 Rugi-rugi bengkokan smf-28 dan corning smf-28
5
selama percobaan bisa dikurangi serendah
4. kesimpulan Dalam penelitian tentang penentuan
mungkin.
karateristis model bengkokan serat optik jenis smf-28 diperoleh hasil berupa kurva rugi-rugi
Daftar Pustaka
bengkokan serat optik terhadap fungsi jari-jari
[1] Senior J.M ; 1992 ; “Optical Fiber
bengkokan, jari-jari kritis bengkokan serat
Communication” ; Prentice Hall,
optik. Dari hasil perhitungan dan analisis data
Englewood Cliffs ; New Jersey
yang dilakukan selama penelitian, maka penulis
[2] Thomas Sri Widodo ; 1995 ;
dapat menyimpulkan hal-hal sebagai berikut :
Optoelektronika Komunikasi Serat Optik ;
1. Jari-jari
Yogyakarta : Andi Offset.
kelengkungan
serat
optik
berpengaruh terhadap intensitas keluaran
ee.com/Schematics/OptoelectronicsSuite
serat optik. 2. Rugi-rugi bengkokan serat optik akan meningkat seiring dengan semakin kecilnya jari-jari
[3] Anonymous; 2004; http://www.web-
bengkokan,
karena
terdapat
/sbea001.pdf : Laser Diode Driver ; 31Agustus-2005 [4] Albert Cerussi;
sebagian energi dari cahaya yang tidak bisa
http://www.bli.uci.edu/lammp/courses.html
terpandu didalam inti serat optik.
; Geometrical Optics ; 29 – juni – 2004
3. Serat optik jenis corning smf-28 memiliki rugi-rugi
bengkokan
lebih
rendah
dibandingkan dengan serat optik smf-28.
4. Jari – jari kritis bengkokan ( Rcs ) untuk jenis corning smf-28 adalah 18,56 mm, sedangkan jari – jari kritis bengkokan ( Rcs ) serat optik smf-28 adalah 0,4 mm. 5. SARAN Penelitian mengenai bengkokan serat optik selanjutnya, peneliti menyarankan: 1) Penelitian pada serat optik jenis Multi Mode Fiber (MMF) step index maupun graded index dengan pengamatan pada perubahan
nilai
panjang
gelombang
keluaran serat optik. 2) Penguasaan
peneliti
dalam
pemakaian
instrument dan instalasi komponen sangat perlu diperhatikan, agar rugi – rugi kopling
6
