Kabel Serat Optik - Penjelasan dan Cara Kerja - Student Terpelajar

Kabel Serat Optik - Penjelasan dan Cara Kerja - Bagian dari serat optik dimana cahaya melakukan perjalanan disebut core. Sinar cahaya dapat masuk ke core jika sudut datang berada pada range numerical aperture. Core memiliki jumlah jalur optik yang terbatas. Jalur optik tersebut dinamakan mode. Jika diameter dari core cukup besar sehingga ada banyak jalur yang dapat dilalui melalui serat optik, serat tersebut dinamakan multimode. Serat optik single mode memiliki core yang lebih kecil sehingga hanya memungkinkan satu mode saja yang dapat melalui serat optik.

serat optik

Setiap kabel serat optik yang digunakan untuk jaringan terdiri dua buah serat optik yang dibungkus oleh perisai yang terpisah. Satu serat digunakan untuk membawa data dari A ke B, satunya lagi digunakan untuk sebaliknya. Hal ini menjadikan jalur komunikasi full duplex. Biasanya dua kabel tersebut akan berada dalam satu outer jacket sampai ke ujung dimana konektor terpasang.

konektor

Serat optik tidak membutuhkan twisting ataupun shielding, karena tidak ada sinar yang mampu keluar ketika berada didalam serat optik. Ini berarti, serat optik tahan terhadap crosstalk. Hal ini memungkinkan ada banyak serat optik didalam satu kabel. Satu kabel dapat berisi 2 sampai dengan 48 serat yang terpisah. Biasanya ada lima bagian yang membentuk serat optik yaitu core, cladding, sebuah buffer, material yang kuat dan outer jacket.

lima bagian yang membentuk serat optik

Core adalah element transmisi cahaya yang berada pada pusat serat optik. Seluruh sinar cahaya melewati core. Core umumnya terbuat dari gelas yang merupakan kombinasi dari silicon dioxide (silica) dan elemen lainnya. Multimode menggunakan tipe gelas yang disebut graded index glass. Gelas ini memiliki indeks bias makin mengecil. Dengan kata lain, bagian terluar gelas memiliki indeks bias terkecil, sedangkan bagian terdalam memiliki indeks bias terbesar. Desain ini dibuat agar sinar yang melalui bagian terdalam dan menempuh jarak yang paling pendek dapat tiba bersamaan dengan sinar yang memantul di bagian luar core dan menempuh jarak paling jauh. Cladding adalah bagian yang mengelilingi core.

Cladding juga dibuat dari silica tetapi memiliki indeks bias terendah dibandingkan core. Sinar cahaya akan dipantulkan kembali oleh cladding ke dalam core. Kabel serat optik multimode standar banyak digunakan untuk LAN. Kabel ini memiliki diameter cladding 125 micron. Mengelilingi cladding adalah buffer yang biasanya terbuat dari plastik. Material ini membantu melindungi core dan cladding dari kerusakan. Ada dua desain dasar kabel yaitu loose tube dan tight-buffered. Kebanyakan desain yang digunakan adalah tight-buffered. Kabel tight- buffered memiliki material buffer yang bersentuhan langsung dengan cladding. Sedangkan pada loose tube, buffer tidak bersentuhan langsung tetapi memiliki rongga udara diantaranya. Tight-buffered banyak digunakan untuk didalam gedung sedangkan loose tube digunakan untuk diluar gedung.

desain dasar kabel

Material yang kuat digunakan untuk mengelilingi buffer dan digunakan untuk mencegah kabel tertarik ketika pemasangan. Material yang banyak digunakan adalah kevlar, bahan yang sama untuk rompi anti peluru. Bagian yang terakhir adalah outer jacket. Outer jacket mengelilingi kabel untuk melindungi serat dari lecet, kerusakan dan kontaminasi lainnya. Warna dari outer jacket untuk kabel multimode biasanya oranye sedangkan untuk single mode adalah kuning walau mungkin menggunakan warna lainnya. Multimode memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Ukuran core yang lebih besar dari single mode yaitu 50 atau 62,5 micron atau lebih besar.
Memungkinkan adanya dispersi (penghamburan) yang lebih besar, sehingga memungkinkan hilangnya sinyal lebih besar.
Panjang maksimum 2 km (lebih pendek dari single mode).
Menggunakan LED sebagai sumber cahaya.

Single mode memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Ukuran core yang lebih kecil yaitu 5 8 micron.
Dispersi yang lebih kecil.
Cocok untuk penggunaan jarak jauh.
Menggunakan laser sebagai sumber cahaya.

Pada serat optik single mode, sudut datang adalah 90 derajat terhadap permukaan serat optik yang menyebabkan sinar melalui garis lurus didalam core serat optik. Hal ini menyebabkan peningkatan kecepatan dan jarak yang dapat ditempuh. Karena desain tersebut, single mode memiliki bandwidth yang lebih besar serta jarak yang lebih jauh dari multimode. Hanya kabel ini relatif lebih mahal dari multimode dan menggunakan laser yang lebih mahal dari LED. Melihat spesifikasinya single mode banyak digunakan untuk koneksi antar gedung.

outer jacket

Perlu diperhatikan penggunaan laser pada single mode. Laser dapat merusak mata. Oleh karena itu jangan pernah melihat ujung jauh dari kabel single mode yang sudah terpasang, atau melihat transmit port dari Router, Switch atau NIC yang menggunakan kabel single mode. Pastikan untuk selalu memasang tutup pelindung pada ujung dari kabel serat optik single mode dan memasangnya pada port optical dari switch atau router.

Pemantulan sempurna pada serat optik

Cahaya digunakan untuk membawa data melalui serat optik. Sinar cahaya harus dijaga selalu berada di dalam serat optik sampai ke tujuan. Sinar harus tidak dibiaskan ke material yang membungkus serat optik. Pembiasan akan menyebabkan hilangnya sebagian energi dari cahaya tersebut.

pemantulan cahaya pada serat optik

Hukum pemantulan dan pembiasan cahaya menggambarkan bagaimana mendesain sebuah serat yang mampu menuntun cahaya melalui serat optik dengan kehilangan energi yang paling minimal. Ada dua kondisi yang harus didapatkan untuk sebuah sinar cahaya pada serat optik agar dapat dipantulkan kembali ke dalam serat optik tanpa kehilangan energi akibat pembiasan yaitu :

Inti dari serat optik harus memiliki indeks bias lebih tinggi dari material yang mengelilinginya. Material yang mengelilingi core disebut cladding. Sudut datang dari sinar harus lebih besar dari sudut kritis dari core dan cladding.
Sudut datang dari sinar harus lebih besar dari sudut kritis dari core dan cladding. Sudut kritis adalah sudut terbesar yang memungkinkan cahaya akan dibiaskan dan dipantulkan.

Ketika kedua kondisi tersebut didapatkan, maka semua sinar datang akan dipantulkan kembali kedalam serat optik. Ini disebut pemantulan sempurna, yang merupakan dasar pembuatan serat optik. Cahaya akan menempuh jalur zigzag didalam core serat optik. Serat optik yang memenuhi kondisi pertama dapat mudah dibuat. Sebagai tambahan, sudut datang yang masuk ke core serat optik dapat dikontrol. Ada dua faktor yang membatasi sudut datang yaitu :

Numerical aperture dari serat (NA), yaitu range dari sudut datang yang masuk ke core dan akan dipantulkan sempurna.
Modes, jalur dimana sinar cahaya dapat diikuti ketika masuk ke serat optik.