SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIS (SKSO) SKSO : tranfer pesan dari tranmitter ke receiver menggunakan pemandu gelombang serat optis sebagai kanal transmisinya. Serat optis : pemandu gelombang dielektrik yang beroperasi pada 15 spektrum gelbtampak,berfrekuensi 1,5 x 10 Hz sampai 1,5 x 10 Hz, dan panjang gelombang 0,4 - 0,7 µs. Kelebihan SKSO: 1. Bandwidth sangat lebar, mampu membawa data/informasi yang besar. 2. Transmission Loss / rugi transmisi yang rendah. 3. Kebal interferensi derau elektris dan magnetis. 4. Ukuran kecil dan sangat ringan. 5. Tidak memungkinkan terjadinya short circuit. 6. Keamanan isyarat karena isyarat optik ditahan baik oleh pemandu gelbg dengan keluaran cahaya yang dapat diserap jacket (tak tembus cahaya) 7. Bahan material pembuat srat optik di bumi (Si02), untuk masa depan harganya lebih murah..
Kekurangan SKSO: 1. Sukar membuat terminal pada serat optis. 2. Penyambungan serat optis harus menggunakan teknik dan ketelitian yang tinggi. KARAKTERISTIK SERAT OPTIS Numerical Aperture. Pemandu gelb dalam serat optik dibentuk oleh core serat kaca yang indeks biasnya sedikit lebih tinggi daripada cladding, maka cahaya akan terpantul sempurna saat merambat pada inti. Sehingga ada batasan sudut datang agar cahaya terpantul sempurna.
Universitas Gadjah Mada
1
Dispersi total dan serat adalah jumlah dari tiga komponen berikut: 1. Modal Dispersion Tergatung pada dimensi serat(diameter inti).Mode tunggal tidak memiliki modal dispersion karena hanya ada satu mode perambatan cahaya pd serat. 2. Material Dispersion Disebabkan indeks bias zat / materi. 3. Waveguide Dispersion Secara umum dapat diabaikan pada mode jamak jika dibandingkan dispersi material. Tetapi akan signifikan pada serat mode tunggal. Polarisasi Polarisasi lebih banyak pada mode tunggal. Simetri circular pada inti dapat merambatkan dua mode identik yang satu dengan yang lain(TE dan TM): Polarisasi sangat perlu.dihilangkan pada SKSO koherent. Pembelokan Serat Ketika serat dibelokkan maka sebagian energi serat akan meninggalkan serat. Kehilangan energi ini meningkat ketika radius kurva pembelokan mengecil. Kehilangan akan sangat besar ketika radius pembelokan mendekati radius serat. Hal ini disebut microbending attenuation.
Dispersi Dispersi
menyebabkan
pulsa
yang
ditransmisikan
melebar
menyebabkan overlapp dengan pulsa disekitarnya dan menyebabkan salah deteksi. Dispersi akan membatasi jarak transmisi, pesat bit, dan memperburuk BER.
Pada panjang gelombang λ, pulsa akan dituda selama td, maka:
Laser
memiliki
lebar
cahaya
yang
Iebih
sempit
sehingga
menghasilkan dispersi chromatik atau intermodal yang lebih sedikit daripada LED.
Universitas Gadjah Mada
2
Atenuasi (pelemahan) Atenuasi tergantung panjang geib cahaya yg digunakan. Loss serat silika terkecil 1,55 im dengan atenuasi minimsl 0,2 dB/km. Ada dua tipe serat optik: 1. Single mode; diameter core cukup kecil, kira-kira sama dengan panjang gelombang cahaya 2. Multi mode; diameter core cukup besar sehingga memungkinkan beberapa mode perambatan cahaya.
Konstruksi Kabel Serat Optik Inti serat dilapisi dengan cladding silika untuk memberi perlindungan terhadap goresan. Lapisan utama plastik ditempatkan di atas cladding untuk memberikan tambahan kekakuan dan perlindungan.
Universitas Gadjah Mada
3
Penyambungan atau penggandengan Satu kebutuhan sebuah kabel adalah kemampuan untuk menyabung atau menggabungkan dua potongan kabel dengan Loss koneksi yang keciL Serat optik tidak bisa dianggap seperti kabel logam, jadi ada dua tipe penyambungan serat optik, yaitu: 1. Penyabungan Fusi Penyambungan dilakukan dengan menempatkan ujung serat pada suatu titik kontak dan menggunakan bunga api elektrik pada titik kontak dalam waktu pendek sehingga serat meleleh dan menyatu. Cara ini bagus tapi butuh waktu lama dan memerlukan ketelitian serta alat yang mahal. 2. Penyabungan Mekanis Penyambungan dilakukan dengan memotong serat secara flat / datar 900 lalu dimasukkan dalam suatu alat bantu penyambung / struktur. Syarat Penyambungan: 1. Tidak boleh ada gap antar serat, kecuali perantara buatan yang sesuai 2. Kedua permukaan harus flat sempurna 3. Antara kedua serat tidak membentuk sudut 4. Kedua serat tepat berhadapan.
Universitas Gadjah Mada
4
SUMBER CAHAYA Syarat syarat yang harus dimiliki: 1. Cahaya yang dihasilkan harus mendekati monokromatis (berfrekuensi tunggal) dan lebar spektrum sempit. 2. Menghasilkan sebesar mungkin daya optik di dalam serat. Dengan kata lain keluaran cahaya harus memiliki intensitas yang tinggi sehingga mampu mengatasi rugi rugi yang dijumpai sepanjang transmisi dalam serat. 3. Harus dapat sebagai modulasi langsung sampai ke frekuensi yang tinggi dengan membutuhkan arus relatif kecil dan tegangan yang rendah. 4. Ukuran kecil sehingga ringkas dan mudah dihubungkan ke serat. 5. Memiliki umur operasi (life time) yang panjang. 6. Dapat bekerja pada daerali panjang gelombang 800 - 1500 nm Sumber Cahaya Yang Dipakai Dalam Komunikasi Serat Optis: 1. Dioda Pancar Cahaya ( LED: Light Emiting Diode) 2. Dioda Laser Injeksi (ILD: Injection Laser Diode)
Karakteristik LED dan ILD:
Persamaan LED dan Laser Diode: Terdiri dari PN junction yang tersusun dari material semikonduktor pita celah langsung III dan V Kelompok elemen III → Al, Ga, Ln Kelompok elemen V → P, As, Sb
Universitas Gadjah Mada
5
Perbedaan LED dan Laser Diode: No 1. 2.
3.
4.
LED Cahaya tidak koheren Intensitas cahaya rendah sehingga hanya digunakan untuk komunikasi jarak pendek Tanggapan waktu ( respose time) lebih lambat Efisiensi koplnig lebih kecil
Laser Diode Cahaya koheren lntensitas cahaya sehingga sesuai omunikasi jarak jauh
tinggi untuk
Tanggapan waktu lebih cepat sehingga pesat modulasi lebih tinggi. Efisiensi kopling lebih besar sehingga kebutuhan repeater lebih sedikit
Detektor Cahaya (photo detector) Fungsi Detektor cahaya → Mendeteksi daya optik yang men$enairlya dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik yang berisi isyarat informasi yang dikirim (efek photolistrik) Detektor cahaya yang digunakan dalam komunikasi serat optis adalah jenis photoelektrik yaitu detektor yang akan memberi tanggapan yang disebabkan oleh interali langsung antara foton dan atom. Penyerapan foton tergantung pada aras energi yang tersedia dan struktur atom detektor dan dibatasi sampai tanggapan spektral sempit. Mekanisme pendeteksian cahaya pada photoelectric detector 1. Efek fotoelektrik luar ( External Photoelectric Effect) → elektron dibebaskan dan permukaan suatu logam pada saat meyerap tenaga dari aura foton yang datang. Contoh piranti :. fotodiode hampa, tabung photo multiplier. 2. Efek fotoelektrik dalam (Internal Photoelectric Effect) → terjadi pada bahan semikonduktor dimana pembawa muatan bebas baik elektron maupun hole diperoleh pada saat penyerapan foton yang datang. Contoh piranti : fotodiode P - N, PIN ( Positive Intrinsic Negative ), APD (Avalanche Photodiode), solar cell, fototransistor, foto FET.
Universitas Gadjah Mada
6
Piranti photodetector yang digunakan digunaka pada komunikasi serat optis adalah fotodiode PIN dan APD karena memenuhi beberapa persyaratan: 1. Ukuran kecil. 2. Material yang cocok. 3. Sensibvitas yang tinggi terhadao noise dan rentang panjang gelombang. 4. Waktu tanggapan yang tinqgi atau bandwidth yag cukup untuk menangani pesat data yang diminta: 5. Waktu tanggapan yang cepat. Karakteristik Photodetector 1. Ketanggapan (Responsivity, p) Rasio antara arus keluaran fotodetector ( photocurrent) dengan daya optik yang masuk ke fotodetetektor.
2. Waktu Bangkit (Rise Time t,) Merupakan waktu yang diperlukan untuk mengubah keluaran arus dari 10% menuju 90% dari nilai akhir ketika masukannya (daya optik) adalah fungsi undak (step).
3. Tanggapan Spektral
Universitas Gadjah Mada
7
Sistem Transmisi Serat Optis Kategori pemakaian serat optis 1. Local loop ( untuk pelanggan) dan LAN (komersial) 2. Intercentral office ( interexchange ) trafik 3. Long haul (trafik antar kota) Teknologi sistem transmisi serat optis terus berevolusi melaui dua lintasan berbeda: 1. Sistem Modulasi Intensitas Merupakan teknik yang biasa digunakan saat ini. Bandwidth dan jumlah kanal yang ditransmisikan ditentukan oleh (1) seberapa cepat laser dapat berubah ON – OFF dan (2 ) dispersi yang menyertai dalam. 2. Sistem Transmisi Optis oheren Istilah koheren berarti proses deteksi dengan menggunakan osilator lokal. Dalam mekanisme deteksi koheren, sinyal optik yang lemah dicampur dengan osilator optik lokal yang relatif kuat.
Penjamakan Optis 1. Pembagian Panjang Gelombang (Wavelength Division Multiplexing, WDM) Berkas berkas optis dengan panjang gelombang berbeda beda akan merambat tanpa saling mengganggu (interferen) satu dengan yang lain, sehingga dengan menggunakan pembawa yang memiliki panjang gelombang berbeda beth beberapa kanal informasi dapat ditransmisikan secara simultan melalui serat tunggal.
Penjamak optis (Mux) menhubungkan cahaya cahaya dan sumber yang meniiliki berbeda beda ke dalarn serat optik.tünggal. Sedangkan pada penerima Demux akan memisahkan pembawa pembawa yang berbeda - nya sebelum pendeteksian cahaya dan masing masing isyanat
Universitas Gadjah Mada
8
2. Frequency Division Multiplexing( FDM)
FDM dianggap lebih baik daripada WDM karena lebih banyak kanal dapat dimultiplex dalam jalur bandwidth yang trsedia. Jumlah kanal pada FDM bergantung pada teknik modulasi yang medefinisikan efisiensi bandwidth.
Universitas Gadjah Mada
9
