Fiber Optik & Fiber Optik Konektor

A. FIBER OPTIK

1. Definisi Fiber Optik

 Kabel Fiber optik adalah sebuah kabel yang terbuat dari serat kaca dengan teknologi canggih dan mempunyai kecepatan transfer data yang lebih cepat daripada kabel biasa, biasanya fiber optik digunakan pada jaringan backbone karena dibutuhkan kecepatan yang lebih dalam jaringan ini,namun pada saat ini sudah banyak yang menggunakan fiber optic untuk jaringan biasa baik LAN, WAN maupun MAN karena dapat memberikan dampak yang lebih pada kecepatan dan bandwith. fiber optik ini menggunakan bias cahaya untuk mentransfer data yang melewatinya.

2. Cara Kerja Fiber Optik

Dalam transmisi kabel fiber optic (fiber optik), secercah cahaya merupakan sinyal optikal, digunakan sebagai alat yang membawa informasi. Baik yang berbentuk analog 

ataupun digital. Dalam pengoperasiannya, cahaya dilepaskan ke dalam kabel fiber optic (fiber optik) yang terdiri dari dua lapisan yaitu bagian inti 

dan bagian luar. Cahaya berjalan di sepanjang serat kabel fiber optic (fiber optik) melalui serangkaian refleksi yang terjadi dimana bagian itin dan bagian luar bertemu. 

Ketika cahaya mencapai bagian akhir dari saluran, cahaya kemudian dijemput oleh receiver yang sensitif cahaya, dan setelah serangkain langkah, 

sinyal original tereproduksi.

Pada komunikasi fiber optik, sinyal yang digunakan adalah dalam bentuk digital, sedangkan penyaluran sinyal melalui serat optik adalah dalam bentuk pulsa cahaya. Pulsa cahaya diperoleh dari proses memodulasi sinyal informasi dalam bentuk digital kedalam 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.

Bila jarak antara stasiun pengirim dengan stasiun penerima berjauhan, sinyal pulsa cahaya yang ditransmisikan akan mengalami proses pelemahan yang disebabkan adanya rugi-rugi yang timbul selama proses pengiriman sesuai dengan panjang dan jenis saluran optik yang digunakan. Untuk mengatasi hal tersebut pulsa cahaya akan diregenerasikan sesuai dengan keadaan pada saat pengiriman. Proses ini terjadi pada stasiun pengulangan.

Untuk memahami bagaimana sebuah kabel serat optik bekerja, sebagai contoh coba bayangkan sebuah sedotan plastik atau pipa plastik panjang fleksible berukuran besar. Bayangkan pipa tersebut mempunyai panjang seratus meter dan anda melihat kedalam dari salah satu sisi pipa. Seratus meter di sebelah sana seorang teman menghidupkan lampu senter dan diarahkan kedalam pipa. dikarenakan

bagian dalam pipa terbuat dari bahan kaca sempurna, maka cahaya senter akan di refleksikan pada sisi yang lain meskipun bentuk pipa bengkok atau terpilin masih dapat terlihatpantulan cahaya tersebut pada sisi ujungnya. Jika misalnya seorang teman anda menyalakan cahaya senter hidup dan mati seperti kode morse, maka anda dan teman anda dapat berkomunikasi melalui pipa tersebut. Seperti itulah prinsip dasar dari serat optik atau yang biasa dikenal dengan nama fiber optic cable.

Sebuah kabel fiber optik terbuat dari serat kaca murni, sehingga meskipun kabel mempunyai panjang sampai beratus2 meter, cahaya masih dapat dipancarkan dari ujung ke ujung lainnya. Helai serat kaca tersebut didesain sangat halus,ketebalannya kira-kira sama dengan tebal rambut manusia. Helai serat kaca dilapisi oleh 2 lapisan plastik (2 layers plastic coating) dengan melapisi serat kaca dengan plastik, akan didapatkan equivalen sebuah cermin disekitar serat kaca. Cermin ini menghasilkan total internal reflection (refleksi total pada bagian dalam serat kaca).

3. Tipe Fiber Optik 

Berdasarkan mode yang dirambatkan : 

a. Singlemode

Single Mode Fiber Optik memiliki banyak arti dalam teknologi fiber optik. Di single mode ini hanya terdapat satu indeks sinar tanpa terpantul yang merambat sepanjang media tersebut dibentang. Satu buah sinar yang tidak terpantul di media optik tersebut membuat teknologi fiber optik yang satu ini hanya sedikit mengalami gangguan dalam perjalanannya. Itupun lebih banyak gangguan yang bersifat dari luar maupun gangguan fisik saja.

Jenis fiber optik yang memiliki fiber tunggal dengan diamater antara 8.3  - 10 mikron yang mempunyai transmisi satu mode. Singlemode dengan garis tengah (diameter) sempit hanya dapat menyebarkan antara 1310 – 1550 nano meter. Singlemode dapat mentransmisikan di atas rata-rata dan 50 kali lipat jarak dibandingkan multimode.  Fiber singlemode memiliki core lebih kecil dibandingkan multimode.  Core kecil tersebut dan gelombang cahaya tunggal  dapat mengurangi distorsi  yang diakibatkan overlap  cahaya, penyediaan sedikit sinyal atenuasi  dan kecepatan transmisi yang tinggi.

Single mode dapat membawa data dengan bandwith yang lebih besar dibandingkan multi fiber optik. Tapi teknologi ini membutuhkan sumber cahaya dengan lebar spektral yang sangat kecil pula dan ini berarti sistem yang mahal. Kecepatannya bisa mencapai 50 kali multi mode tapi tentu saja biayanya lebih besar. Karena core yang kecil ini juga makanya single mode ini bisa menguragi gangguan akibat overlapping dan distorsi.

Secara garis besar tipe fiber optik ini memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

-Diameter core lebih kecil dibandingkan diameter cladding.

-Digunakan untuk transmisi jarak jauh, bisa mencapi 120 km, band frekuensi lebar, dan penyusutan transmisi       sangat kecil.

b. Grade-index multimode

Tipe kedua dari fiber optik adalah fiber graded index ( multimode ). Kabel ini terdiri dari core yang mempunyai index bias berkurang sedikit demi mempuyai indek bias berkurang sedikit sedikit secara step by step mulai dari pusat core sampai batas antara core dengan gladding. Core tersebut terdiri dari lapisan – lapisan gelas, masing – masing lapisan mempunyai index bias yang berbeda. Umumnya diameter core 50 mm, dan untuk cladding 125 mm. Berkas cahaya yang merambat melalui kabal ini di belokan sampai propagasinya seajajar dengan sumbu fiber. Ditempat titik pantul tersebut propagasi diarahkan kearah axis fiber.

Propagasi gelombang cahaya melalui lapisan luar berjalan lebih jauh dari pada berkas yang hanya melalui lapisan bagian dalam. Tetapi index bias dari lapisan bagian luar adalah lebih kecil, berarti bahwa kecepatan propagasi cahaya bagian luar lebih cepat dari bagian dalam. Oleh karena itu, semua berkas cahaya ( mode – mode ) menggambarkan pulsa laser yang datang pada waktu yang bersamaan. Dengan cara ini dipersi multipath dapat diusahakan seminim mungkin.

Fiber multimode Graded Index mempunyai redaman mulai dari 3 sampai dengan 10 dB /km dan bandwidth 1 GHz. Meskipun mempunyai banyak keuntungan, fiber multimode graded index sukar pembuatannya dan oleh karena itu harganya menjadi mahal dari pada fiber multimode step index.

Berisi sebuah core dimana refraksi indeks mengurangi secara perlahan -lahan  dari poros pusat ke luar cladding. Refraksi indeks tertinggi pada pusat membuat cahaya bergerak lebih perlahan pada porosnya dibandingkan  cahaya yang lebih dekat dengan cladding.  Alur yang dipendekkan dan kecepatan yang tinggi mengijinkan cahaya di bagian luar untuk sampai ke penerima pada waktu yang sama secara perlahan tetapi cahaya lurus langsung melalui inti core. Hasilnya sinyal digital mengalami distorsi yang sedikit.

Ciri-ciri tipe fiber optik jenis ini adalah:

-Diameter corenya antara 30 mm – 60 mm sedangkan diameter claddingnya 100 mm – 150 mm

-Merupakan penggabungan fiber single mode dan fiber multimode step index

-Biasanya untuk jarak transmisi 10 – 20 km à pentransmisian  informasi jarak menengah seperti pada LAN

c. Step-index multimode

Segera setelah perkembangan ke-dua jenis tipe fiber tersebut diatas, kebutuhan akan bandwitdh lebih lebar lagi. Dapat dilihat bahwa semakin rendah jumlah mode semangkin tinggi bandwidthnya. Idealnya cahaya berpropagasi melalui hanya satu mode saja, yang paralel dengan sumbu/axis fiber. Panjang gelombang dari infra merah yang terletak antara 800 sampai dengan 1600 nm, yang berarti diameter core 0,8 sampai dengan 1,6 mm. Core mempunyai diameter diantara 2 sampai dengan 10 mm, dan cladding telah distandarisasi pada 125 mm. Redaman dari step index fiber monomode adalah 2 redaman dengan 5 dB/km, dan dengan bandwidth 50 GHz.

Berisi sebuah core besar dengan diameter lebih dari 100 mikron. Hasilnya, beberapa cahaya membuat sinyal digital melewati rute utama (direct route), sedangkan  yang lainnya berliku-liku (zig zag) ketika sinar tersebut memantul cladding. Alternatif jalan kecil ini menyebabkan pengelompokan cahaya yang berbeda yang dikenal sebagai sebuah mode, tiba secara terpisah pada sebuah titik penerima. Kebutuhan untuk meninggalkan jarak antar sinyal untuk mencegah overlap batas bandwith adalah jumlah informasi yang dapat dikirim ke titik penerima. Sebagai konsekuensinya, fiber optik tipe ini lebih cocok untuk jarak yang pendek/singkat.

Ciri-ciri tipe fiber optik jenis ini adalah:

-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.

Berdasarkan index bias core :

a.Step indeks : pada fiber optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.

b.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.

4. Komponen Fiber Optik

Core / inti umumnya terbuat dari bahan silica, core berfungsi sebagai waveguide (saluran / pipa untuk tempat merambat nya cahaya) dimana pengiriman sinyal dilakukan.

Cladding merupakan lapisan kedua setelah core, fungsinya sebagai selimut pengaman interferensi dar luar.  cladding merupakan batas reflekstif (batas pantulan sinar) bahan nya membuat kualitas cahaya yang memantul tetap terjaga.Memantulkan sinyal kembali ke dalam inti. Umumnya terbuat dari acrylat. Cladding dan Core tercampur menyatu tidak bisa dipisahkan satu dan lainnya.

Jacket fungsinya untuk melindungi Core secara pisik dan terhadap lingkungan luar

Terdapat dua tipe kontruksi fiber optic cable yaitu loose tube dan tight buffered.

Loose tube Cable

Kabel tipe Loose tube dirancang untuk penggunaan pada environment lingkungan yang keras diluar ruangan, misalnya ditanam dijalan-jalan, dibentangkan di tiang-tiang.  Pada Loose tube cable terdapat lumuran jel yang melapisi yang fungsinya untuk melindungi serat optik dari kelembaban dimana air dan pengembunan merupakan masalah serius. Penggunaan jel ini membuat kontruksi loose tube cable ini sangat ideal pada lingkungan dengan kelembaban tinggi (contoh ditanam didalam tanah)

Pada Loose tube cable terdapat 12 sampai 200 core per kabel.

Tight buffered Cable

Tipe kabel optic Tight-buffered adalah plastik pelapis yang berfungsi melindungi fiber dari kerusakan. Diinstal untuk indoor environment dikarenakan tidak memiliki banyak lapisan pelindung seperti Loose tube cable. tipe ini  menawarkan connectability langsung dan fleksibilitas.  Umumnya menggunakan 900 micron terbuat dari plastik sebagai jaket pelindung Core dan cladding yang terbuat dari bahan acrilat.

Aplikasi dari kabel optik tipe tight buffered :

-intrabuilding backbone

-Horizontal distribution.

-Patch cords and equipment cables.

Patch Cord digunakan untuk menghubungkan :

-Optical Device (pada perangkat telekomunikasi umumnya port dengan koneksi optic menggunakan plugable port SFP)

-Patch Panel / ODF (Optical Distribution Frame)

5. Keuntungan & Kerugian Fiber Optik

•  Keuntungan FO

1. Kecepatan: menggunakan Laser / LED sebagai sinyal informasi,  mengalirkan informasi dengan kecepatan cahaya, dapat menempuh 1000 Km hanya dengan 5 mili second
2. Bandwidth: fiber optic mampu membawa paket-paket dengan kapasitas besar. Seiring dengan perkembangan teknologi, banyak perangkat yang bekerja dengan koneksi 10Gigabit per second bahkan ada Tera router dengan menggunakan teknologi DWDM
3. Distance: sinyal-sinyal dapat ditransmisikan lebih jauh tanpa memerlukan perlakuan “refresh” atau “diperkuat”. Untuk jarak yang mampu dilalui terkait dengan perangkat transmitter nya, pada SFP terdapat tipe
4. Resistance: daya tahan kuat terhadap imbas elektromagnetik yang dihasilkan perangkat-perangkat elektronik seperti radio, motor, atau bahkan kabel-kabel transmisi lain di sekelilingnya.
   

• Kerugian FO 

1. Biaya yang mahal untuk peralatannya.
2. Perlu konversi data listrik ke Cahaya dan sebaliknya yang rumit.
3. Perlu peralatan khusus dalam prosedur pemakaian dan pemasangannya.
4. Untuk perbaikan yang kompleks perlu tenaga yang ahli di bidang ini.
5. Selain merupakan keuntungan, sifatnya yang tidak menghantarkan listrik juga merupakan kelemahannya, karena musti memerlukan alat pembangkit listrik eksternal.
6. Bisa menyerap hidrogen yang bisa menyebabkan loss data.
7.  Harga yang relatif masih mahal
8. Instalasi yang relatif sulit 

B. FIBER OPTIK KONEKTOR

Jenis konektor ada beberapa yang sering digunakan seperti ST, SC, FC, LC ,SMA dll ,konektor yang biasa digunakan untuk koneksi OTB adalah konektor ST atau FC .

contoh gambar untuk macam2 konektor.

Ada beberapa jenis konektor yang sering digunakan dalam teknologi fiber optik 

• Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan.
• D4: Konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja. Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya.
• FC: Digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan posisi yang bisa diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat, akurasinya tidak akan mudah berubah.
• SC: Digunakan untuk kabel single mode dan bisa dicopot pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel, dan dapat diatur secara manual akurasinya dengan perangkat.
• SMA: Konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-sama  menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang lagi penggunaannya.
• ST: Bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk multi mode maupun single mode kabel. Sangat mudah digunakan baik dipasang maupun dicabut.

Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil:

• LC
• SMU
• SC-DC

Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan maksud sebagai berikut:

Warna Konektor		Arti	Keterangan
Biru		Physical Contact (PC), 0°	yang paling umum digunkan untuk serat optik single-mode.
Hijau		Angle Polished (APC), 8°	sudah tidak digunakan lagi untuk serat optik multi-mode
Hitam		Physical Contact (PC), 0°
Abu-abu,	Krem	Physical Contact (PC), 0°	serat optik multi-mode
Putih		Physical Contact (PC), 0°
Merah			Penggunaan khusus

Faktor Yang Mempengaruhi Performa FO

Beberapa hal yang mempengaruhi performance fiber optic :

1. Loss, yang diakibatkan oleh panjang span fiber dan banyaknya splicing di sepanjang span fiber tersebut. Besarnya loss dari suatu span fiber bisa diukur dengan menggunakan OTDR.

2. Dispersi, seiring dengan bertambahnya usia fiber maka dispersi pada fiber optic tersebut semakin jelek, dispersi ada 2 macam:

- Chromatic dispersion (CD), dispersi ini diakibatkan oleh variasi fiber index (karakteristik fiber) dengan panjang gelombang, hal ini menimbulkan delay antara panjang gelombang dengan pulsa transmisi cahaya sehingga sinyal yang ditransmisikan menjadi cacat dan menimbulkan distorsi dan naiknya BER (Bit Error Ratio). Chromatic dispersion bisa diukur dengan menggunakan chromatic dispersion meter. Selain itu pada sebuah percobaan mengenai hubungan antara suhu dan chromatic dispersion, kesimpulan yang didapat adalah salah satu penyebab penurunan kualitas sinyal pada jaringan fiber optik adalah chromatic dispersion yang berfluktuasi yang dipengaruhi oleh suhu kabel fiber optik.Chromatic dispersion bisa diatasi dengan membuat chromatic dispensation dengan membuat semacam spoel atau gulungan fiber optic untuk mengkompensasi cacatnya sinyal yang ditransmisikan.

- Polarization Mode Dispersion (PMD), PMD diakibatkan oleh berubahnya bentuk fiber optic yang diakibatkan suhu, kelembaban atau adanya tarikan fiber yang bengkok. Dalam hal ini seharusnya fiber optic berbentuk bulat dan lurus tapi pada prakteknya akibat suhu, kelembaban dan pergeseran bumi bentuk fiber optic menjadi tidak bulat (misalnya lonjong) dan bengkok. Faktor lain yang menyebabkan polarization mode dispersion proses pembuatan yang kurang sempurna. Pada kabel fiber optik single mode ,sebenarnya terdiri dari kabel dua mode yang memiliki polarisasi yang sama. Dalam fiber optik yang sempurna sinyal yang dilewatkan pada dua mode ini berjalan pada kecepatan yang sama, tetapi dalam kenyataannya, ketidaksempurnaan fabrikasi membuat sinyal menjadi asimetris dan dapat menyebabkan mode memiliki kecepatan propagasi berbeda. Perbedaan kecepatan ini disebut Differential Group Delay (DGD) dan PMD adalah koefisien statistik-normalisasi panjang rata-rata nilai DGD. PMD dapat diminimalisir dengan pemilihan kabel dan instalasi yang baik.Lain dengan CD yang bisa diatasi dengan membuat chromatic dispensator, PMD tidak dapat diatasi.

3. Rusaknya Sealed dan Jacket Fiber, seiring bertambahnya usia fiber Sealed dan Jacket Fiber akan semakin jelek, misalnya mengeras kemudian pecah sehingga fiber optic tidak terlindungi dari suhu dan lembab.