Profil Serat Optik Mode + Index
Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Cahaya yang ada di dalam serat optik sulit keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Serat optik umumnya digunakan dalam sistem telekomunikasi serta dalam pencahayaan, sensor, dan optik pencitraan. Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding adalah selubung dari core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi. Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
Pembagian Serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :
1. Berdasarkan Mode yang dirambatkan :
•Single mode : serat optik dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya seolah-olah tidak terpantul ke dinding cladding. Hal itu karena sudut yang sangat besar.
@ Diameter core < Diameter cladding
@ Digunakan untuk transmisi jarak jauh
- rugi-rugi transmisinya sangat kecil
- band frekuensi yang lebar
Bagian-bagian serat optik jenis single mode
Ukuran inti serat optik mode tunggal sangat kecil, diameternya biasanya sekirar 8-10 µm, serat optik dengan ukuran serat sekecil ini hanya akan mengijinkan fundamental atau mode orde terendah yang untuk merambat dengan panjang gelombang sekitar 1300 nm. Serat mode tunggal hanya merambatakan satu mode karena ukuran inti mendekati ukuran panjang gelombang. Nilai normalized frequency parameter (V) menghubungkan ukuran inti dan propagasi mode. Pada mode tunggal, V lebih kecil atau sama dengan 2,405. Ketika V = 2,405, serat optik mode tunggal merambatkan fundamental mode pada inti serat, sedangkan orde orde yang lebih tinggi akan hilang di kulit. Untuk V rendah ( = 1,0), kebanyakan daya dirambatkan pada kulit, power yang ditransmisikan oleh kulit akan dengan mudah hilang pada lengkungan serat, maka nilai V dibuat sekitar 2, 405. Serat optik mode tunggal memiliki sinyal hilang yang rendah dan kapasitas informasi yang lebih besar (bandwidth) daripada serat optik multi mode.
Serat optik mode tunggal dapat mentransmisikan data yang lebih besar karena dispersi yang lebih rendah.
• Multi mode : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini. Bersifat non koheren.
Serat optik multi mode merambatkan lebih dari satu mode, dapat merambatkan lebih dari 100 mode. Jumlah mode yang merambat bergantung pada ukuran inti dan numerical aperture (NA). Jika ukuran inti dan NA bertambah maka jumlah mode bertambah. Ukuran inti dan NA biasanya sekitar 50 – 100 µm dan 0,20 – 0,229. Ukuran inti dan NA yang lebih besar memberikan beberapa keuntungan, cahaya yang diumpankan ke serat optik multi mode menjadi lebih mudah, koneksi antara serat juga lebih mudah. Keuntungan lainnya adalah serat optik multi mode mengijinkan penggunaan light-emitting diodes (LEDs). LEDs lebih murah, lebih sederhana dan umurnya hidupnya lebih panjang sehingga LED lebih digunakan untuk banyak aplikasi. Serat optik multi mode memiliki kerugian, dengan jumlah mode yang banyak maka efek dispersi modal akan bertambah. Dispersi modal (intermodal dispersion) berarti mode mode tiba diujung serat dengan waktu yang berbeda. Perbedaan waktu ini menyebabkan pulsa cahaya melebar. Dispersi modal akan memberikan efek pada bandwidth sistem menjadi lebih kecil (lebih sedikit membawa informasi.). Manufaktur serat optik mengatur diameter serat, NA dan profile indeks bias dari serat optik multi mode untuk memaksimalkan bandwidth sistem.
2. Berdasarkan indeks bias core :
• Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen. Karena indeks bias inti > indeks bias pelapis maka perambatan cahaya terpantul membentuk alur zig-zag disepanjang serat optik.
Gambar : Step Index Fiber
@ Ukuran intinya berkisar 50 mm – 125 mm dengan diameter cladding 125 mm – 500 mm
@ Diameter core yang besar digunakan agar penyambungan kabel lebih mudah
@ Hanya baik digunakan untuk data atau informasi dengan kecepatan rendah dan
untuk jarak yang relatif dekat
• Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan. Bersifat : gradasi yaitu makin keatas maka turunya pelan-pelan. Berguna juga untuk optimasi.
Gambar : Graded Index Fiber
@ Diameter corenya antara 30 mm – 60 mm sedangkan diameter
claddingnya 100 mm – 150 mm
@ Merupakan penggabungan serat single mode dan serat step index
@ Biasanya untuk jarak transmisi 10 – 20 km àpentransmisian
informasi jarak menengah seperti pada LAN
Pembagian Serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :
1. Berdasarkan Mode yang dirambatkan :
•Single mode : serat optik dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk ke dalamnya seolah-olah tidak terpantul ke dinding cladding. Hal itu karena sudut yang sangat besar.
@ Diameter core < Diameter cladding
@ Digunakan untuk transmisi jarak jauh
- rugi-rugi transmisinya sangat kecil
- band frekuensi yang lebar
Bagian-bagian serat optik jenis single mode
Ukuran inti serat optik mode tunggal sangat kecil, diameternya biasanya sekirar 8-10 µm, serat optik dengan ukuran serat sekecil ini hanya akan mengijinkan fundamental atau mode orde terendah yang untuk merambat dengan panjang gelombang sekitar 1300 nm. Serat mode tunggal hanya merambatakan satu mode karena ukuran inti mendekati ukuran panjang gelombang. Nilai normalized frequency parameter (V) menghubungkan ukuran inti dan propagasi mode. Pada mode tunggal, V lebih kecil atau sama dengan 2,405. Ketika V = 2,405, serat optik mode tunggal merambatkan fundamental mode pada inti serat, sedangkan orde orde yang lebih tinggi akan hilang di kulit. Untuk V rendah ( = 1,0), kebanyakan daya dirambatkan pada kulit, power yang ditransmisikan oleh kulit akan dengan mudah hilang pada lengkungan serat, maka nilai V dibuat sekitar 2, 405. Serat optik mode tunggal memiliki sinyal hilang yang rendah dan kapasitas informasi yang lebih besar (bandwidth) daripada serat optik multi mode.
Serat optik mode tunggal dapat mentransmisikan data yang lebih besar karena dispersi yang lebih rendah.
• Multi mode : serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini. Bersifat non koheren.
Serat optik multi mode merambatkan lebih dari satu mode, dapat merambatkan lebih dari 100 mode. Jumlah mode yang merambat bergantung pada ukuran inti dan numerical aperture (NA). Jika ukuran inti dan NA bertambah maka jumlah mode bertambah. Ukuran inti dan NA biasanya sekitar 50 – 100 µm dan 0,20 – 0,229. Ukuran inti dan NA yang lebih besar memberikan beberapa keuntungan, cahaya yang diumpankan ke serat optik multi mode menjadi lebih mudah, koneksi antara serat juga lebih mudah. Keuntungan lainnya adalah serat optik multi mode mengijinkan penggunaan light-emitting diodes (LEDs). LEDs lebih murah, lebih sederhana dan umurnya hidupnya lebih panjang sehingga LED lebih digunakan untuk banyak aplikasi. Serat optik multi mode memiliki kerugian, dengan jumlah mode yang banyak maka efek dispersi modal akan bertambah. Dispersi modal (intermodal dispersion) berarti mode mode tiba diujung serat dengan waktu yang berbeda. Perbedaan waktu ini menyebabkan pulsa cahaya melebar. Dispersi modal akan memberikan efek pada bandwidth sistem menjadi lebih kecil (lebih sedikit membawa informasi.). Manufaktur serat optik mengatur diameter serat, NA dan profile indeks bias dari serat optik multi mode untuk memaksimalkan bandwidth sistem.
2. Berdasarkan indeks bias core :
• Step indeks : pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen. Karena indeks bias inti > indeks bias pelapis maka perambatan cahaya terpantul membentuk alur zig-zag disepanjang serat optik.
@ Ukuran intinya berkisar 50 mm – 125 mm dengan diameter cladding 125 mm – 500 mm
@ Diameter core yang besar digunakan agar penyambungan kabel lebih mudah
@ Hanya baik digunakan untuk data atau informasi dengan kecepatan rendah dan
untuk jarak yang relatif dekat
• Graded indeks : indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan. Bersifat : gradasi yaitu makin keatas maka turunya pelan-pelan. Berguna juga untuk optimasi.
@ Diameter corenya antara 30 mm – 60 mm sedangkan diameter
claddingnya 100 mm – 150 mm
@ Merupakan penggabungan serat single mode dan serat step index
@ Biasanya untuk jarak transmisi 10 – 20 km àpentransmisian
informasi jarak menengah seperti pada LAN