Fiber optik adalah sebuah kaca murni yang panjang dan tipis serta berdiameter sebesar rambut manusia. Dan dalam pengunaannya beberapa fiber optik dijadikan satu dalam sebuah tempat yang dinamakan kabel optik dan digunakan untuk mengantarkan data digital yang berupa sinar dalam jarak yang sangat jauh.
Bagian-bagian fiber optik
Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar dilakukan.
Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core).
Buffer Coating adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan.
Jenis Fiber Optik
1. Single-mode fibers
Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nanometer)
2. Multi-mode fibers
Mempunyai inti yang lebih besar(berdiameter 0.0025 inch atau 62.5 micron) dan berfungsi mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 850-1300 nanometer)
Cara Kerja Fiber Optik
Sinar dalam fiber optik berjalan melalui inti dengan secara memantul dari cladding, dan hal ini disebut total internal reflection, karena cladding sama sekali tidak menyerap sinar dari inti. Akan tetapi dikarenakan ketidakmurnian kaca sinyal cahaya akan terdegradasi, ketahanan sinyal tergantung pada kemurnian kaca dan panjang gelombang sinyal.
Keuntungan Fiber Optik
Murah : jika dibandingkan dengan kabel tembaga dalam panjang yang sama.
Lebih tipis: mempunyai diameter yang lebih kecil daripada kabel tembaga.
Kapasitas lebih besar.
Sinyal degradasi lebih kecil.
Tidak mudah terbakar : tidak mengalirkan listrik.
Fleksibel.
Sinyal digital.
Bagaimana Fiber Optik Dibuat
Making a preform glass cylinder
Proses ini disebut modified chemical vapor deposition (MCVD).
Silikon dan germanium bereaksi dengan oksigen membentuk SiO2 dan GeO2.
SiO2 dan GeO2 menyatu dan membentuk kaca.
Proses ini dilakukan secara otomatis dan membutuhkan waktu beberapa jam.
Drawing the fiber from the preform
Setelah proses pertama selesai preform dimasukkan kedalam fiber drawing tower.
Kemudian dipanaskan 1900-2200 derajat celcius sampai meleleh.
Lelehan tersebut jatuh melewati laser mikrometer sehingga preform membentuk benang.
Dilakukan proses coating dan UV Curing.
Testing the Finished Optical Fiber
Tensile strength: harus mampu menahan 100.000 lb/inch2 atau lebih.
Refractive index profile : menghitung layar untuk pemantulan optik.
Fiber geometry : diameter Core, dimensi cladding, diameter cloating adalah seragam.
Attenuation : menghitung kekuatan sinyal dari berbagai panjang gelombang dan jarak.
Information carrying capacity : bandwith
Chromatic dispersion : penyebaran berbagai panjang gelombang sinar melalui core.
Operating temperature
Kabel Optik Yang Sering Digunakan
Distribution Cable
Indoor/Outdoor Tight Buffer
Indoor/Outdoor Breakout Cable
Aerial Cable/Self-Supporting
Hybrid & Composite Cable
Armored Cable
Low Smoke Zero Halogen (LSZH)
Dewasa ini kabel coaxial merupakan media transmisi yang paling bnayak digunakan pada Local Area Network dan menjadi pilihan banyak orang karena selain harganya murah, kabel jenis ini juga mudah digunakan.
· Deskripsi fisik
Coaxial terdiri dari dua konduktor, dibentuk untuk beroperasi pada pita frekuensi yang besar. Terdiri dari konduktor inti dan dikelilingi oleh kawat-kawat kecil. Diantara konduktor inti dengan konduktor di sekelilingnya dipisahkan dengan sebuah isolator (jacket/sheld) seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini
· Aplikasi
Penggunaan kabel coaxial secara umum adalah:
- Antena televisi
- Transmisi telepon jarak jauh
- Link computer dan
- LAN
· Jenis kabel coaxial
Kabel coaxial ini terbagi lagi menjadi 2 bagian yaitu kabel coaxial baseband (kabel 50 ohm) yang digunakan untuk transmisi digital dan dan kabel coaxial broadband (kabel 75 ohm) yang digunakan untuk transmisi analog.
· Kabel Coaxial Baseband
Kabel coaxial jenis ini terdiri dari kawat tembaga keras sebagai intinya. Dikelilingi suatu bahan isolasi. Isolator ini dibungkus oleh konduktor silindris, yang seringkali berbentuk jalinan anyaman. Konduktor luar tertutup dalam sarung plastik protektif.
Konstruksi dan lapisan pelindung kabel coaxial memberikan kombinasi yang baik antara bandwidth yang besar dan imunitas noise yang istimewa. Bandwidth tergantung pada panjang kabel. Untuk kabel yang lebih panjangpun sebenarnya bisa digunakan, akan tetapi hanya akan mencapai laju data yang lebih rendah. Kabel coaxial banyak digunakan pada sistem telepon, tetapi pada saat ini untuk jarak yang lebih jauh digunakan kabel jenis serat optik.
· Kabel Coaxial Broadband
Sistem kabel coaxial lainnya menggunakan transmisi analog dengan sistem pengkabelan pada televisi kabel standar. Sistem seperti itu disebut broadband. Karena jaringan broadband menggunakan teknologi televisi kabel standar, kabel dapat digunakan sampai 300 MHz dan dapat beroperasi hampir 100 km sehubungan dengan pensinyalan analog, yang jauh lebih aman dari pensinyalan digital.
Untuk mentransmisikan sinyal digital pada jaringan analog, maka pada setiap interface harus dipasang alat elektronik untuk mengubah aliran bit keluar menjadi sinyal analog dan sinyal analog yang masuk menjadi aliran bit.
Sebuah perbedaan penting antara baseband dengan broadband adalah bahwa sistem broadband meliputi wilayah yang luas dibandingkan dengan sistem baseband.
· Tipe kabel coaxial
Kabel coaxial ini terbagi lagi menjadi 2 tipe yaitu thin (thinnet) dan thick (thicknet). Perbedaannya adalah kabel thin lebih fleksibel, lebih gampang digunakan dan yang lebih penting lebih murah daripada kabel thick. Kabel thick lebih tebal dan susah dibengkokkan dan jangkauannya lebih jauh dibandingkan thin, hal ini yang membuat harganya lebih mahal. Sebagai perbandingan kabel thin jangkauannya adalah 185 meter sedangkan kabel thick jangkauannya mencapai 500 meter. Kedua jenis kabel ini menggunakan komponen yang sama yang dikenal dengan nama BNC (British Naval Connector) untuk menghubungkan kabel dengan komputer. Bentuk komponen BNC tersebut seperti yang ditampilkan pada gambar di bawah ini. Komponen dari BNC ini antara lain adalah konektor kabel BNC, konektor BNC T, konektor BNC barrel dan BNC terminator.
Gambar 4.23 BNC Plug / Solder Type
· Karakteristik Transmisi
Coaxial dapat digunakan untuk sinyal analog maupun digital. Karena dibentuk dengan menggunakan shield maka lebih kecil kemungkinan berinterferensi dan terjadinya cross-talk. Untuk transmisi dari sinyal analog, setiap beberapa kilometer perlu diberikan amplifier. Spektrum yang digunakan untuk pensinyalan (signaling) adalah sekitar 400 MHz. Dengan demikian untuk sinyal digital, repeater dibutuhkan dalam setiap kilometer.
· Keuntungan dan kerugian
Kabel ini hampir tidak terpengaruh noise dan harganya relatif murah. Namun penggunaan kabel ini mudah dibajak. Disamping itu, jenis thick coaxial tidak memungkinkan untuk dipasang di beberapa jenis ruang.
Serat optik (optical fibre)
Serat optik adalah salah satu media transmisi yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dengan kehandalan tinggi. Berlainan dengan media transmisi lainnya, maka pada serat optik, gelombang pembawanya bukan gelombang elektromagnetik atau listrik, akan tetapi sinar/cahaya laser.
Pada serat optik, sinyal digital data ditransmisikan dengan menggunakan gelombang cahaya sehingga cukup aman untuk pengiriman data karena tidak bisa di tap di tengah jalan, sehingga data tidak bisa dicuri orang di tengah transmisi. Lain halnya dengan kabel seperti coaxial dan twisted pair. Keunggulan lain dari serat optik ini adalah dari segi kecepatan (100 Mbps sampai dengan 200,000 Mbps berdasarkan pengujian yang telah dilakukan di laboratorium).
· Deskripsi fisik
Serat optik berdiameter sangat tipis, antara 2-125 um. Berbagai bahan kaca dan plastik dapat digunakan untuk membuat bahan serat optik, yang terbaik dan memiliki loss terkecil adalah menggunakan serat ultra pure fused silican (lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini.
Gambar 4.24 Kabel Serat Optik
Bahan tersebut sangat sulit untuk diproduksi, karena itu digantikan oleh bahan lain yang memiliki loss yang lebih besar tetapi masih dapat ditoleransi yaitu bahan plastik dan campuran kaca. Serat optik berbentuk silindris dan terdiri dari 3 bagian, core, cladding, dan jacket. Core adalah bagian terdalam dan terdiri dari satu serat atau lebih. Tiap serat tersebut dikelilingi oleh cladding dan kemudian ditutupi oleh coating. Bagian terluar adalah jacket yang bertugas utnuk melindungi serat optik dari kelembaban, abrasi dan kerusakan.
· Aplikasi
Perbedaan penggunaan antara serat optik dengan kabel twisted pair dan coaxial antara lain:
- Kapasitas besar
Transmisi data 2 Gbps berjarak puluhan kilometer dapat dilakukan, dibandingkan dengan kabel coaxial yang hanya dapat mentransmisikan data beberapa Mbps dalam maksimal 1 km atau twisted pair yang hanya sampai 100 Mbps dalam puluhan meter.
- Ukuran kecil dan lebih ringan
Serat optik lebih kecil diameternya dan lebih ringan bobotnya
- Atenuasi rendah
Atenuasi jauh lebih rendah disbanding dengan kabel lain
- Isolasi elektromagnetik
Serat optik tidak terpengaruh oleh medan elektromagnetik dari luar kabel, tidak juga rapuh terhadap noise atau crosstalk.
- Jarak repeater lebih besar
Jarak antara repeater lebih besar, AT&T mempunyai serat optik sepanjang 318 km tanpa repeater sedangkan dengan twisted pair atau coaxial, repeater dipasang tiap beberapa meter.
· Komponen utama
Sistem transmisi serat optik mempunyai tiga komponen utama, yaitu media transmisi, sumber cahaya dan detektor. Sebagai media transmisi digunakan serat kaca yang sangat halus atau silica yang terfusi. Sumber cahaya dapat memanfaatkan Light Emitting Code atau Laser Diode dimana keduanya memancarkan pulsa cahaya apabila diberikan arus listrik. Sebagai detektor digunakan photodiode, yang berfungsi untuk membangkitkan pulsa elektrik apabila ada cahaya yang menyorotnya. Dengan menggabungkan LED atau laser diode ke salah satu ujung serat optik, maka dapat diperoleh sistem transmisi data tak terarah yang menerima sinyal elektrik, mengubah dan mentransmisikan dengan pulsa cahaya serta mengubah kembali output tersebut menjadi sinyal elektrik pada ujung penerima.
· Karakteristik transmisi
Sistem serat optik beroperasi pada daerah 100.000 sampai dengan 1.000.000 GHz. Prinsip kerja transmisi serat optik adalah sebagai berikut:
Cahaya dari satu sumber masuk ke silinder kaca atau plastic core
- Berkas cahaya dipantulkan dan dipropagasikan sepanjang serat, sedangkan sebagian lagi diserap oleh material di sekitarnya. Propagasi pada single mode menyediakan kinerja yang lebih baik dibandingkan multimode, setiap berkas menempuh jalur dengan panjang berbeda dan hal ini berakibat pada waktu transfer di serat menyebabkan elemen sinyal menyebar dalam waktu, sehingga dapat terjadi data yang diterima tidak akurat. Karena hanya ada satu jalur transmisi dalam transmisi single mode, maka distorsi tidak akan terjadi. Pada serat optic terdapat 3 jenis transmisi, yaitu single mode, multi mode dan multi mode grade index.
- Dua jenis sumber cahaya yang digunakan pada sistem serat optik adalah LED (Light Emitting Diode) dan ILD (Injection Laser Diode). Keduanya adalah alat semikonduktor yang akan memancarkan cahaya ketika diberikan tegangan. Tipe LED lebih murah, dapat beroperasi dengan range temperatur lebih lebar dan mempunyai waktu operasional yang lebih lama. Tipe ILD, yang beroperasi berdasarkan prinsip laser, lebih efisien dan dapat meneruskan data rate lebih besar. Ada kaitan antara panjang gelombang yang digunakan, tipe transmisi dan data rate yang dapat dikirimkan.
· Penggunaan
Serat optik dapat sangat bermanfaat untuk transmisi jarak yang bervariasi. Sebagai gambaran, jarak yang dapat ditempuh untuk transmisi data pada serat optik adalah sebagai berikut:
- Jarak jauh
Untuk jaringan telepon, berjarak 900 mil, berkapasitas 20.000 sampai 60.000 channel suara.
- Metropolitan
Berjarak 7.8 mil dan dapat menampung 100.000 channel suara.
- Daerah rular
Berjarak antara 25 sampai 100 mil yang menghubungkan berbagai kota.
- Subscriber loop
Digunakan untuk menghubungkan central dengan pelanggan langsung.
- LAN
Digunakan dalam jaringan lokal menghubungkan antar kantor
· Jenis Serat Optik
Berdasarkan sifat karakteristiknya maka jenis serat optik secara garis besar dapat dibagi menjadi dua yaitu:
- Multimode
Pada jenis serat optik ini penjalaran cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya terjadi melalui beberapa lintasan cahaya, karena itu disebut multi mode. Diameter inti (core) sesuai dengan rekomendasi dari CCITT G.651 sebesar 50 mm dan dilapisi oleh jaket selubung (cladding) dengan diameter 125 mm. Sedangkan berdasarkan susunan indeks biasnya, serat optik multi mode memiliki dua profil yaitu graded index dan step index.
Pada serat graded index, serat optik memiliki indeks bias cahaya yang merupakan fungsi dari jarak terhadap sumbu/poros serat optik. Dengan demikian cahaya yang menjalar melalui beberapa lintasan pada akhirnya akan sampai pada ujung lainnya pada waktu yang bersamaan. Berlainan dengan graded index, maka pada serat optik step index (mempunyai indeks bias cahaya sama), sinar yang menjalar pada sumbu akan sampai pada ujung lainnya dahulu (dispersi).
Hal ini dapat terjadi karena lintasan yang melalui poros lebih pendek dibandingkan sinar yang mengalami pemantulan pada dinding serat optik. Sebagai hasilnya terjadi pelebaran pulsa atau dengan kata lain mengurangi lebar bidang frekuensi. Oleh karena itu secara praktis hanya serat optik graded index sajalah yang dipergunakan sebagai saluran transmisi serat optik multi mode.
- Single mode
Serat optik single mode atau mono mode mempunyai diameter inti (core) yang sangat kecil 3-10 mm, sehingga hanya satu berkas cahaya saja yang dapat melaluinya. Oleh karena itu hanya satu berkas cahaya maka tidak ada pengaruh indeks bias terhadap perjalanan cahaya atau pengaruh perbedaan waktu sampainya cahaya dari ujung satu sampai ke ujung lainnya (tidak terjadi dispersi). Dengan demikian serat optik single mode sering dipergunakan pada sistem transmisi serat optik jarak jauh atau luar kota (long haul transmission system). Sedangkan graded index dipergunakan untuk jaringan telekomunikasi lokal (local network).
Perbandingan antara multi mode dan single mode dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
Tabel 4.2 Perbandingan multi mode dan single mode
| Bit Rate | Jarak Repeater Multi Mode | Jarak Repeater Single Mode |
| 140 | 30 | 50 |
| 280 | 20 | 35 |
| 420 | 15 | 33 |
| 565 | 10 | 31 |
· Keuntungan dan Kerugian
Kabel jenis ini tidak terpengaruh oleh noise dan tidak dapat disadap. Tetapi kabel ini harganya sangat mahal, sulit dalam pemasangan instalasi dan teknologi ini masih sangat mahal. Selain itu, serat optik dalam transmisinya memiliki keunggulan dibandingkan dengan media transmisi yang lain, antara lain:
- Redaman yang sangat kecil
Sistem telekomunikasi serat optik memiliki redaman transmisi per km relatif kecil dibandingkan dengan transmisi lainnya, seperti kabel coaxial ataupun kabel PCM, ini berarti serat optik sangat sesuai untuk dipergunakan pada telekomunikasi jarak jauh, sebab hanya membutuhkan repeater yang jumlahnya lebih sedikit.
- Bidang frekuensi
Secara teori, serat optik dapat digunakan dengan kecepatan tinggi, hingga mencapai beberapa gigabit/detik. Dengan demikian sistem ini dapat digunakan untuk membawa sinyal informasi dalam jumlah yang besar hanya dalam satu buah serat optik yang halus.
- Ukurannya kecil dan ringan
Dengan demikian sangat memudahkan pengangkutan pemasangan ke lokasi. Misalnya dapat dipasang dengan kabel lama, tanpa harus membuat lubang yang baru.
- Tidak ada referensi
Hal ini disebabkan sistem transmisi serat optik mempergunakan sinar/cahaya laser sebagai gelombang pembawanya. Akibatnya akan bebas dari cakap silang (cross talk) yang sering terjadi pada kabel biasa. Atau dengan kata lain kualitas transmisi atau telekomunikasi yang dihasilkan jauh lebih baik dibandingkan dengan transmisi dengan kabel. Dengan tidak terjadinya interferensi akan memungkinkan kabel serat optik dipasang pada jaringan tenaga listrik tegangan tinggi (high voltage) tanpa kuatir adanya gangguan yang disebabkan oleh tegangan tinggi.
Untuk perbandingan dari ketiga jenis kabel di atas, bisa dilihat pada tabel di bawah ini:
Tabel 4.3 Perbandingan kabel coaxial, twisted pair dan serat optik
| Karakteristik | Thinnet | Thicknet | Twisted Pair | Fiber Optik |
| Biaya/Harga | Lebih mahal terhadap twisted | Lebih mahal dari thinnet | Paling murah | Paling mahal |
| Jangkauan | 185 meter | 500 meter | 100 meter | 2000 meter |
| Transmisi | 10 Mbps | 10 Mbps | 1 Gbps | > 1 Gbps |
| Fleksibilitas | Cukup fleksibel | Kurang fleksibel | Paling fleksibel | Tidak fleksibel |
| Kemudahan instalasi | Gampang instalasinya | Gampang instalasinya | Sangat gampang | Sulit |
| Ketahanan terhadap interferensi | Baik/resistansi terhadap interferensi | Baik/resistansi terhadap interferensi | Rentan terhadap interferensi | Tidak terpengaruh interferensi |
