Struktur Serat Optik : Prinsip, jenis, ukuran

Prinsip Kerja Fiber Optik

Fiber optik terdiri dari beberapa komponen, yakni Cladding, Core, dan Buffer Coating. Core atau inti adalah serat kaca tipis yang berfungsi sebagai medium perambatan cahaya, memungkinkan pengiriman cahaya. Cladding adalah lapisan luar yang melindungi inti dan memantulkan cahaya yang keluar kembali ke dalam inti. Buffer Coating, selubung plastik, melindungi serat dari kerusakan akibat lentur kabel dan gangguan eksternal, seperti kelembaban.

Prinsip kerja fiber optik bergantung pada refleksi internal total. Cahaya atau sinar dibiaskan berdasarkan sudut serangan pada permukaan. Prinsip ini berkaitan dengan cara serat optik membatasi sudut di mana gelombang cahaya dapat dikirim, memungkinkan pengontrolan yang efisien hingga ujungnya. Gelombang cahaya tertutup dalam inti serat optik, mirip dengan cara sinyal radio tertutup dalam kabel koaksial. Gelombang cahaya diarahkan ke ujung serat dengan direfleksikan di dalam inti. Kabel fiber optik umumnya digunakan dalam infrastruktur jaringan telekomunikasi, seperti jaringan telepon dan komputer.

Jenis-Jenis Kabel Fiber Optik

Ada dua jenis kabel fiber optik: single-mode dan multimode.

1. Kabel fiber optik multimode digunakan untuk keperluan komersial. Inti yang lebih besar memungkinkan ratusan modus cahaya tersebar melalui serat secara bersamaan. Diameter inti multimode lebih besar (0.0025 inci atau 62.5 mikron) dan digunakan untuk mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 850-1300 nm).
2. Kabel fiber optik single mode memiliki inti yang lebih kecil (diameter 0.00035 inci atau 9 mikron) dan berfungsi untuk mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nm), memungkinkan hanya satu mode menyebarkan cahaya melalui inti pada satu waktu. Serat single mode dikembangkan untuk mempertahankan integritas data spasial dan spektrum dari masing-masing sinyal optik dalam jarak yang lebih jauh, memungkinkan informasi disampaikan lebih jauh.

Ukuran Serat Optik

Standar yang umum digunakan untuk cladding atau selubung luar kabel fiber optik single mode adalah 125 mikron untuk kaca, dan 245 mikron untuk lapisan. Standar ini penting untuk memastikan kompatibilitas konektor, splicing, dan perangkat lain yang digunakan di seluruh industri. Standar serat single mode dikembangkan dengan inti yang lebih kecil dengan diameter sekitar 8-10 mikron. Fiber optik multimode menggunakan diameter inti dari 50 hingga 62,5 mikron.

Struktur serat optik

Serat optik memiliki tiga lapisan utama: Core (inti), Cladding (lapisan), dan Coating (jaket), masing-masing dengan fungsi yang berbeda.

1. Core (inti): Berperan dalam menentukan perambatan cahaya dari satu ujung ke ujung lainnya.
2. Cladding (lapisan): Bertindak sebagai cermin, memantulkan cahaya untuk memungkinkan perambatan ke ujung lainnya.
3. Coating (jaket): Berfungsi sebagai perlindungan mekanis dan pengkodean warna. Indeks bias (n) Core selalu lebih besar daripada indeks bias Cladding (Nc > Nd). Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi. Merupakan bagian utama dari serat optik, tempat perambatan cahaya sebenarnya terjadi. Memiliki diameter 7 μm – 10 μm untuk Singlemode dan 50 μm untuk Multimode. Ukuran core memengaruhi karakteristik serat optik.
4. Cladding: Terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil daripada core. Berfungsi sebagai selubung untuk core.

Hubungan indeks bias antara core dan cladding memengaruhi perambatan cahaya pada core, termasuk besarnya sudut kritis. Cladding memiliki ukuran 125 μm. Coating terbuat dari bahan plastik, berperan melindungi serat optik dari kerusakan, ukuran coating adalah >= 250 μm.

Keunggulan dan Kelemahan Fiber Optik

Fiber optik memiliki beberapa keunggulan, di antaranya:

1. Kapasitas (bandwidth) yang besar dalam mentransmisikan informasi, dengan kecepatan tinggi mencapai beberapa gigabit/detik.
2. Sinyal mengalami degradasi yang lebih kecil, tidak terpengaruh oleh gelombang elektromagnetik dan frekuensi radio karena terbuat dari kaca dan plastik murni.
3. Ukurannya kecil, ringan, lebih tipis, dan fleksibel, dengan diameter lebih kecil daripada kabel tembaga, memudahkan dalam penyediaan dan pemasangan.
4. Biaya relatif murah jika dibandingkan dengan banyaknya daya transmisi dari kabel tembaga, serta memiliki kapasitas yang lebih besar.
5. Serat optik aman dan tidak mudah terbakar karena tidak mengalirkan listrik.

Namun, penggunaan kabel fiber optic juga memiliki beberapa kelemahan, di antaranya adalah :

1. harga yang relatif mahal dalam hal penyambungan. Hal ini disebabkan oleh kebutuhan alat khusus dan diperlukannya keahlian serta ketelitian tinggi dalam proses penyambungan kabel fiber optik.

//MUT

reference : [1][2][3][4]