Apa itu Fiber Optik?

Anda mendengar tentang kabel serat optik setiap kali orang berbicara tentang sistem telepon, sistem TV kabel atau Internet. Garis serat optik adalah untaian kaca murni optik setipis rambut manusia yang membawa informasi digital jarak jauh. Mereka juga digunakan dalam pencitraan medis dan inspeksi teknik mesin.

Dalam artikel ini, kami akan menunjukkan kepada Anda bagaimana helai kecil dari kaca ini mentransmisikan cahaya dan cara menarik dari helai ini.

Serat optik merupakan untaian tipis dari kaca yang sangat murni tentang diameter rambut manusia. Mereka diatur dalam bundel yang disebut kabel optik dan digunakan untuk mengirimkan sinyal cahaya jarak jauh.

Jika Anda perhatikan dengan teliti serat optik tunggal, Anda akan melihat bahwa ia memiliki bagian-bagian berikut:

• Core – Pusat kaca tipis dari serat tempat cahaya bergerak
• Cladding – Bahan optik luar yang mengelilingi inti yang memantulkan cahaya kembali ke inti
• Buffer coating – Lapisan plastik yang melindungi serat dari kerusakan dan kelembaban.

Ratusan atau ribuan serat optik ini disusun dalam bundel dalam kabel optik. Bundel dilindungi oleh penutup luar kabel, yang disebut jaket.

Serat optik terbagi dalam dua jenis:

Serat mode tunggal (Single mode)
Serat multi-mode (Multi-mode)

Singlemode memiliki inti kecil (sekitar 3,5 x 10-4 inci atau berdiameter 9 mikron) dan mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang = 1.300 hingga 1.550 nanometer). Multimode memiliki inti yang lebih besar (sekitar 2,5 x 10-3 inci atau diameter 62,5 mikron) dan mengirimkan cahaya inframerah (panjang gelombang = 850 hingga 1.300 nm) dari dioda pemancar cahaya (LED).

Beberapa serat optik dapat dibuat dari plastik. Serat-serat ini memiliki inti besar (diameter 0,04 inci atau 1 mm) dan mengirimkan cahaya merah yang terlihat (panjang gelombang = 650 nm) dari LED.

Bagaimana Serat Optik Bekerja?

Misalkan Anda ingin menyorotkan senter ke lorong yang lurus dan panjang. Arahkan balok lurus ke lorong – cahaya bergerak dalam garis lurus, jadi tidak masalah. Bagaimana jika lorong itu memiliki tikungan? Anda bisa menempatkan cermin di tikungan untuk memantulkan sinar cahaya di sudut. Bagaimana jika lorongnya sangat berliku dengan banyak tikungan? Anda bisa melapisi dinding dengan cermin dan memiringkan balok sehingga memantul dari sisi ke sisi di sepanjang lorong. Inilah yang terjadi pada serat optik.

Cahaya dalam kabel serat optik bergerak melalui inti (lorong) dengan terus memantul dari kelongsong (dinding berlapis cermin), sebuah prinsip yang disebut refleksi internal total. Karena selubung tidak menyerap cahaya dari inti, gelombang cahaya dapat menempuh jarak yang sangat jauh.

Namun, beberapa sinyal cahaya terdegradasi di dalam serat, sebagian besar karena kotoran di kaca. Sejauh mana sinyal terdegradasi tergantung pada kemurnian kaca dan panjang gelombang cahaya yang ditransmisikan (misalnya, 850 nm = 60 hingga 75 persen / km; 1.300 nm = 50 hingga 60 persen / km; 1.550 nm lebih besar dari 50 persen / km). Beberapa serat optik premium menunjukkan degradasi sinyal yang jauh lebih sedikit – kurang dari 10 persen / km pada 1.550 nm.

Sistem Relai Serat Optik

Untuk memahami bagaimana serat optik digunakan dalam sistem komunikasi, mari kita lihat contoh dari film atau dokumenter Perang Dunia II di mana dua kapal angkatan laut dalam satu armada perlu berkomunikasi satu sama lain dengan tetap menjaga keheningan radio atau di lautan badai. Satu kapal berhenti di sisi yang lain. Kapten satu kapal mengirim pesan ke seorang pelaut di dek. Pelaut menerjemahkan pesan ke dalam kode Morse (titik dan garis) dan menggunakan lampu sinyal (lampu sorot dengan rana jenis blind venetian di atasnya) untuk mengirim pesan ke kapal lain. Seorang pelaut di dek kapal lain melihat pesan kode Morse, menerjemahkannya ke dalam bahasa Inggris dan mengirim pesan ke kapten.

Sekarang, bayangkan melakukan ini ketika kapal-kapal berada di kedua sisi lautan yang dipisahkan oleh ribuan mil dan Anda memiliki sistem komunikasi serat optik di antara kedua kapal. Sistem relai serat optik terdiri dari yang berikut:

Transmitter – Menghasilkan dan mengkodekan sinyal cahaya
Serat optik – Melakukan sinyal cahaya dari jarak jauh
Regenerator optik – Mungkin diperlukan untuk meningkatkan sinyal cahaya (untuk jarak jauh)
Penerima optik – Menerima dan menerjemahkan sinyal cahaya

Transmitter

Pemancar itu seperti pelaut di dek kapal pengirim. Ini menerima dan mengarahkan perangkat optik untuk menyalakan “nyala” dan “mati” dalam urutan yang benar, sehingga menghasilkan sinyal cahaya.

Pemancar secara fisik dekat dengan serat optik dan bahkan mungkin memiliki lensa untuk memfokuskan cahaya ke serat. Laser memiliki kekuatan lebih dari LED, tetapi lebih bervariasi dengan perubahan suhu dan lebih mahal. Panjang gelombang sinyal cahaya yang paling umum adalah 850 nm, 1.300 nm, dan 1.550 nm (inframerah, bagian spektrum yang tidak terlihat).