Bagaimana struktur dasar dan fungsi kabel fiber optik

Published by admin Thursday, 25 July 2024

Setelah artikel sebelumnya membahas tentang Perbedaan kabel fiber optik single mode dan multimode, kali ini mari kita lanjutkan dengan membahas lebih dalam mengenai Bagaimana Struktur dasar dan Fungsi Kabel Fiber Optik.

Dalam sistem komunikasi fiber optik adalah sebuah pengiriman sinyal informasi yang berbentuk sinyal cahaya dari bagian pemancar ke penerima. Pada proses pengiriman sinyal informasi yang melalui fiber optik menggunakan prinsip pemantulan sinyal optik yang berupa cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Bagian atau struktur dasar pada kabel fiber optik terdiri dari 3 bagian yaitu core (inti), cladding (kulit), dan coat/jacket (mantel).

Fiber optik memiliki prinsip kerja yang unik, karena tidak menggunakan arus listrik, melainkan menggunakan aliran cahaya yang dikonversi dari aliran listrik sehingga tidak akan terganggu oleh gelombang elektromagnetik. Bahan penyusunnya adalah serat kaca yang berguna untuk mendapat refleksi cahaya yang tinggi dari cermin tersebut sehingga data akan ditransmisikan dengan cepat pada jarak yang tidak terbatas.

Struktur Dasar Kabel Fiber Optik

Kabel fiber optik memiliki struktur yang terdiri dari beberapa lapisan, yaitu:

1. Inti (Core)

Core merupakan bagian paling dalam kabel yang terbuat dari serat kaca atau plastik dengan diameter sangat kecil, sekitar 9 mikron untuk single-mode dan 50 mikron untuk multi-mode. Inti berfungsi sebagai media perambatan cahaya.

2. Cladding

adalah lapisan yang mengelilingi inti dan terbuat dari bahan dengan indeks bias yang lebih rendah. Cladding berfungsi untuk memantulkan cahaya kembali ke inti, sehingga cahaya dapat merambat dengan jarak yang jauh.

3. Coating (Selubung)

Merupakan lapisan terluar yang terbuat dari plastik. Coating berfungsi untuk melindungi kabel dari kerusakan fisik, seperti goresan, benturan, dan bahan kimia.

4. Strength Member / Seling

Biasa disebut Seling adalah lapisan opsional yang terbuat dari plastik atau Kevlar. Strength member berfungsi untuk memberikan kekuatan pada kabel agar tidak mudah putus.

5. Outer Jacket (Jaket Luar)

Adalah lapisan terluar kabel yang terbuat dari plastik. Outer jacket berfungsi untuk melindungi kabel dari kondisi lingkungan yang ekstrem, seperti suhu tinggi, paparan sinar UV, dan air.

Bagaimana Cara Kerja Kabel Fiber Optik ?

Kabel fiber optik bekerja dengan cara mentransmisikan data dalam bentuk pulsa cahaya melalui inti yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat tipis. Cahaya ini merambat di dalam inti kabel dengan cara pemantulan internal total, di mana cahaya terus memantul dari dinding inti dan cladding (lapisan pelindung) tanpa kehilangan sinyal.

Berikut adalah penjelasan lebih detail mengenai cara kerja kabel fiber optik:

1. Konversi Data menjadi Sinyal Cahaya:

Data digital diubah menjadi sinyal cahaya (pulsa optik) oleh sumber cahaya (biasanya laser atau LED).
Sinyal cahaya ini kemudian dimodulasi dengan informasi yang ingin ditransmisikan.

2. Transmisi Sinyal Cahaya melalui Kabel:

Sinyal cahaya yang dimodulasi diarahkan ke dalam inti kabel fiber optik.
Inti kabel memiliki indeks bias yang lebih tinggi daripada cladding, sehingga cahaya akan terpantul total di dalam inti dan merambat dengan jarak yang jauh.

3. Deteksi dan Konversi Sinyal Cahaya:

Di ujung kabel penerima, detektor optik (biasanya photodiode) menangkap sinyal cahaya yang datang.
Sinyal cahaya ini kemudian dikonversi kembali menjadi data digital.

4. Penguat Sinyal (Opsional):

Untuk jarak transmisi yang sangat jauh, repeater dapat digunakan untuk memperkuat sinyal cahaya yang melemah selama perjalanan.

Faktor yang Mempengaruhi Kecepatan Transmisi:

Jenis kabel fiber optik: Single-mode fiber optik umumnya lebih cepat daripada multi-mode fiber optik.
Sumber cahaya: Laser umumnya menghasilkan sinyal cahaya yang lebih cepat dan stabil daripada LED.
Jarak transmisi: Semakin jauh jarak transmisi, semakin besar kemungkinan sinyal cahaya melemah.

Konversi Data Menjadi Sinyal Cahaya pada Kabel Fiber Optik

Proses konversi data menjadi sinyal cahaya pada kabel fiber optik melibatkan beberapa komponen utama, yaitu:

1. Sumber Cahaya:

Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation): Laser menghasilkan cahaya yang monokromatik, koheren, dan terarah. Cahaya monokromatik memiliki satu panjang gelombang, cahaya koheren memiliki fase yang sama, dan cahaya terarah memiliki arah yang terfokus.
LED (Light Emitting Diode): LED menghasilkan cahaya yang tidak monokromatik, tidak koheren, dan tidak terarah. Cahaya tidak monokromatik memiliki berbagai panjang gelombang, cahaya tidak koheren memiliki fase yang berbeda, dan cahaya tidak terarah menyebar ke segala arah.

2. Modulator Optik:

Modulator optik berfungsi untuk memodulasi sinyal cahaya dengan informasi yang ingin ditransmisikan. Ada dua jenis modulasi utama:

Modulasi Intensitas: Intensitas cahaya diubah sesuai dengan sinyal digital. Sinyal “1” direpresentasikan dengan intensitas cahaya yang tinggi, sedangkan sinyal “0” direpresentasikan dengan intensitas cahaya yang rendah.
Modulasi Frekuensi: Frekuensi cahaya diubah sesuai dengan sinyal digital. Sinyal “1” direpresentasikan dengan frekuensi cahaya yang tinggi, sedangkan sinyal “0” direpresentasikan dengan frekuensi cahaya yang rendah.

3. Cara Kerja Modulasi:

Modulasi Intensitas:
- Dalam modulasi intensitas, laser dioda dimatikan dan dinyalakan dengan pola yang sesuai dengan sinyal digital.
- LED dioda dialiri arus listrik dengan pola yang sesuai dengan sinyal digital, yang menghasilkan variasi intensitas cahaya.
Modulasi Frekuensi:
- Dalam modulasi frekuensi, laser dioda dioperasikan pada frekuensi dasar tertentu.
- Tegangan yang diterapkan pada laser dioda diubah dengan pola yang sesuai dengan sinyal digital, yang menghasilkan variasi frekuensi cahaya.

4. Hasil Konversi:

Proses konversi data menjadi sinyal cahaya menghasilkan pulsa optik yang mewakili informasi digital. Pulsa optik ini kemudian diarahkan ke dalam inti kabel fiber optik untuk ditransmisikan.

Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Sinyal Cahaya:

Jenis sumber cahaya: Laser umumnya menghasilkan sinyal cahaya yang lebih berkualitas daripada LED karena sifat monokromatik, koheren, dan terarahnya.
Kecepatan transmisi: Semakin tinggi kecepatan transmisi, semakin kompleks modulasi yang diperlukan, dan semakin sulit untuk menghasilkan sinyal cahaya yang berkualitas.
Kualitas komponen: Kualitas sumber cahaya, modulator optik, dan komponen lainnya dalam sistem transmisi fiber optik juga akan mempengaruhi kualitas sinyal cahaya.

Fungsi Kabel Fiber Optik

Kabel fiber optik memiliki banyak fungsi penting dalam dunia modern, terutama dalam hal komunikasi dan transmisi data. Berikut adalah beberapa fungsi utama kabel fiber optik:

1. Saluran Komunikasi:

Kabel fiber optik banyak digunakan sebagai saluran komunikasi untuk berbagai keperluan, seperti:

Jaringan internet: Kabel fiber optik memungkinkan transmisi data internet dengan kecepatan yang sangat tinggi, sehingga ideal untuk streaming video, game online, dan aktivitas internet lainnya yang membutuhkan bandwidth besar.
Jaringan telepon: Kabel fiber optik dapat digunakan untuk mentransmisikan panggilan telepon dengan kualitas suara yang jernih dan bebas gangguan.
Jaringan televisi: Kabel fiber optik memungkinkan transmisi sinyal televisi dengan kualitas gambar yang tinggi dan definisi tinggi (HD).
Jaringan data: Kabel fiber optik banyak digunakan dalam jaringan data untuk menghubungkan komputer, server, dan perangkat lain dalam suatu organisasi atau area yang luas.

2. Transmisi Data Jarak Jauh:

Kabel fiber optik mampu mentransmisikan data dengan jarak yang sangat jauh tanpa perlu menggunakan repeater (penguat sinyal). Hal ini karena kabel fiber optik memiliki tingkat kehilangan sinyal yang jauh lebih rendah dibandingkan kabel tembaga. Kemampuan ini sangat penting untuk aplikasi seperti:

Jaringan komunikasi bawah laut: Kabel fiber optik digunakan untuk menghubungkan negara-negara di seluruh dunia melalui jaringan komunikasi bawah laut.
Jaringan komunikasi satelit: Kabel fiber optik digunakan untuk menghubungkan stasiun bumi dengan satelit komunikasi.
Jaringan backbone: Kabel fiber optik digunakan sebagai backbone (jaringan inti) dalam jaringan telekomunikasi dan jaringan data untuk menghubungkan titik-titik penting dalam suatu wilayah yang luas.

3. Ketahanan Terhadap Gangguan:

Kabel fiber optik tahan terhadap gangguan elektromagnetik (EMI) yang dapat menyebabkan interferensi pada sinyal data. Hal ini membuat kabel fiber optik ideal untuk digunakan di lingkungan dengan tingkat EMI yang tinggi, seperti di dekat gardu listrik atau menara radio. Ketahanan terhadap gangguan ini penting untuk aplikasi seperti:

Jaringan di kawasan industri: Kabel fiber optik dapat digunakan di kawasan industri di mana terdapat banyak mesin dan peralatan yang menghasilkan EMI.
Jaringan di area militer: Kabel fiber optik dapat digunakan di area militer di mana terdapat banyak peralatan elektronik yang dapat menyebabkan interferensi.
Jaringan di area medis: Kabel fiber optik dapat digunakan di area medis di mana terdapat peralatan medis yang sensitif terhadap EMI.

4. Keamanan Data:

Kabel fiber optik lebih aman dibandingkan kabel tembaga karena lebih sulit untuk disadap. Hal ini karena cahaya yang merambat di dalam kabel fiber optik tidak dapat dideteksi dengan mudah. Keamanan data ini penting untuk aplikasi seperti:

Jaringan perbankan: Kabel fiber optik dapat digunakan untuk jaringan perbankan di mana data keuangan perlu dilindungi dari akses yang tidak sah.
Jaringan pemerintahan: Kabel fiber optik dapat digunakan untuk jaringan pemerintahan di mana data rahasia negara perlu dilindungi.
Jaringan perusahaan: Kabel fiber optik dapat digunakan untuk jaringan perusahaan di mana data rahasia perusahaan perlu dilindungi.

5. Keandalan:

Kabel fiber optik lebih tahan lama dibandingkan kabel tembaga dan memiliki tingkat kegagalan yang lebih rendah. Hal ini membuat kabel fiber optik ideal untuk digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan keandalan tinggi, seperti:

Jaringan telekomunikasi: Jaringan telekomunikasi perlu beroperasi 24/7 tanpa henti, sehingga kabel fiber optik yang andal sangat penting.
Jaringan data: Jaringan data juga perlu beroperasi dengan handal untuk memastikan kelancaran bisnis dan operasi.
Jaringan kontrol: Kabel fiber optik dapat digunakan dalam jaringan kontrol untuk mengendalikan sistem kritis, seperti sistem pembangkit listrik dan sistem transportasi.

Kesimpulan :

Kabel fiber Optik adalah teknologi yang canggih dan memiliki banyak keunggulan dibandingkan kabel tembaga. Kabel fiber optik digunakan dalam berbagai aplikasi, seperti telekomunikasi, jaringan komputer, dan industri medis sebagai Struktur Dasar Fiber Optik