Makalah Serat Optik

MAKALAH

SERAT OPTIK

OLEH :

NAMA : ITA SATRIANI

NIM : F1B1 15 031

PROGRAM STUDY FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2017

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan Rahmat, Hidayah, dan Inayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah gelombang dengan judul "Serat Optik" tepat pada waktunya.

Penulisan makalah ini bertujuan untuk menyelesaikan tugas yang diberikan bapak dosen dan semoga dapat menjadi sumber inspirasi pembaca dalam memperluas ilmu tentang serat optik. Oleh karena itu, terselesaikannya makalah ini tentu saja bukan karena kemampuan penulis semata, namun karena adanya dukungan dan bantuan dari pihak-pihak yang terkait, baik moril maupun materil. Sehubungan dengan hal tersebut, perlu kiranya penulis dengan ketulusan hati mengucapkan terima kasih, kepada semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kepada dosen pembimbing agar dapat memberikan masukan kepada penulis demi perbaikan pembuatan makalah berikutnya dan mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca.

Kendari, 23 Mei 2017

Penulis

DAFTAR ISI

SAMPUL MAKALAH.......................................................................................................................1

KATA PENGANTAR.........................................................................................................................2

DAFTAR ISI.......................................................................................................................................3

BAB I PENDAHULUAN...................................................................................................................4

A. Latar Belakang.......................................................................................................................4

B. Rumusan Masalah..................................................................................................................5

C. Tujuan Penelitian....................................................................................................................5

D. Sistematika Penulisan.............................................................................................................5

BAB II PEMBAHASAN....................................................................................................................6

A. Pengertian Serat Optik...........................................................................................................6

B. Jenis Jenis Serat Optik............................................................................................................7

C. Prinsip Kerja Serat Optik........................................................................................................9

D. Apllikasi Serat Optik............................................................................................................10

E. Kelebihan Dan Kekurangan Serat Optik...............................................................................10

BAB III PENUTUP...........................................................................................................................12

A. Kesimpulan...........................................................................................................................12

B. Saran.....................................................................................................................................12

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................................13

BAB 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan dan penerapan teknologi komunikasi dunia berkembang kian pesat. Sehingga dibutuhkan media komunikasi yang mampu melayani tuntutan komunikasi yang tidak kecil lagi. Media komunikasi harus mencangkup disemua daerah baik didataran rendah maupun dataran tinggi, daerah perkotaan maupun daerah pedesaan. Teknologi komunikasi menggunakan kabel tembaga dan nirkabel biasa sudah dirasa tidak mampu menangani permasalahan ini lagi. Oleh karena itu, dilakukanlah eksperimen-eksperimen untuk mendapatkan suatu komponen yang dapat digunakan sebagai pengganti dari komponen penghantar sinyal-sinyal dalam teknologi komunikasi tersebut, diantaranya eksperimen yang dilakukan oleh Jhon Tyndall pada tahun 1870 yang menyatakan tentang penggunaan sinar cahaya sebagai media perantara dalam mengirimkan sinyal-sinyal tersebut.

Pada awalnya penggunaan sinar cahaya yang digunakan untuk menjadi salah satu media dalam mengirimkan sinyal – sinyal data pada alat bantu komunikasi cukup diragukan , karena sinar cahaya diketahui selalu merambat pada sebuah garis lurus , maka dianggap mustahil ketika cahaya dapat merambat mengikuti jalur yang melengkung atau berbelok tanpa sudut. Namun, pada tahun 1870 di Boston , Massachusetts , Amerika Serikat , Seorang fisikawan asal Irlandia , John Tyndall , mendemostrasikan sebuah hasil eksperimennya dihadapan publik yang membuktikan bahwa anggapan yang demikian itu adalah tidak benar. Percobaan yang dilakukan oleh Tyndall sebenarnya cukup sederhana. Ia mengisi sebuah tong dengan air dan kemudian menyinari air didalam tong tersebut dengan cahaya melalui sebuah celah kaca. Setelah ruangan dibuat gelap, ia membuka sumbat pada tong dan membiarkan air mengalir keluar dari lubang yang dilepas sumbatanya tadi. Cahaya tersebut ikut memancar keluar dari lubang bersama air. Para hadirin mengamati demonstrasi tersebut dan mengira bahwa cahaya akan memancar keluar dari lubang dalam bentuk berkas sinar lurus , sedangkan air akan mengalir keluar dalam bentuk berkas aliran yang melengkung jatuh bebas kearah permukaan tanah. Namun , apa yang diperkirakan oleh para hadirin tersebut tidak tepat, cahaya memancar keluar di dalam berkas aliran air dan mengikuti jalur air yang berbentuk melengkung. Dari eksperimen tersebut telah diketahui bahwa John Tyndall telah menemukan cara untuk membimbing perambatan sinar cahaya.

Dari situlah didapatkan titik terang bahwa ada bahan yang mapu digunakan untuk memandu sinar cahaya seperti halnya sinar cahaya yang dipandu oleh air pada percobaaan yang dilakukan oleh Tyndall, bahan yang dimaksudkan adalah serat optik atau dalam bahasa inggrisnya di namakan fiber optics. Secara singkat serat optik atau fiber optic adalah bahan transparan yang sangat jernih yang dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal gelombang cahaya.

B. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang menjadi focus pembahasan pada makalah ini adalah:

1. Apa pengertian serat optik?
2. Apa jenis jenis serat optik?
3. Bagaimana prinsip kerja serat optik?
4. Apa apllikasi serat optik?
5. Apa kelebihan dan kekurangan serat optik?

C. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan pada makalah ini adalah sebagai berikut:

1. Menjelaskan pengertian serat optik.
2. Menjelaskan jenis jenis serat optik.
3. Menjelaskan prinsip kerja serat optik.
4. Menjelaskan apllikasi serat optik.
5. Menjelaskan kelebihan dan kekurangan serat optik.

D. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada makalah ini adalah sebagai berikut:

v BAB I, membahas mengenai hal-hal berikut:

· Latar belakang

· Rumusan masalah

· Tujuan penulisan

· Sistematika penulisan

v BAB II, membahas mengenai hal-hal berikut:

· Pengertian serat optik

· Jenis jenis serat optik

· Prinsip kerja serat optik

· Apllikasi serat optik

· Kelebihan dan kekurangan serat optik

v BAB III, membahas mengenai hal-hal berikut:

· Kesimpulan

· Saran dan kritik

· Daftar pustaka

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Serat Optik

Serat optik merupakan pandu gelombang yang digunakan untuk transmisi cahaya. Menurut kamus besar bahasa Indonesia, Serat Optik merupakan serat yang dibuat dari bahan khusus sehingga dapat menyalurkan cahaya dari ujung satu ke ujung lainnya walaupun serat tersebut dibelokkan. Sebagai media transmisi yang berfungsi untuk menyalurkan data dalam bentuk cahaya, maka serat optik harus dibuat dari semacam bahan kaca (atau plastik) dengan diameter berkisar antara 2 µm sampai 125 µm, suatu nilai yang sangat kecil. Dalam upaya untuk memperoleh kinerja yang baik, biasanya serat ultra pure fused silika adalah bahan yang sering digunakan sebagai bahan pembuat serat optik karena memiliki loss kecil.

Gambar 2.1 Sturktur Serat Optik

Serat optik bebentuk slinder ini terdiri dari tiga bagian yaitu Core, Cladding dan Buffer Coating. Core adalah kaca tipis dengan indeks bias yang besar merupakan bagian inti dari serat optik yang menjadi media pengiriman cahaya. Cladding adalah bahan yang melindungi inti dengan indeks bias yang lebih kecil dari inti (core), yang berfungsi untuk memantulkan cahaya kembali kedalam inti (core). Buffer Coating adalah plastik pelapis yang melindungi serat optic dari abrasi, tekanan, kelembapan, gesekan dan bahaya lain untuk serat optik.

Cahaya dalam serat optik berfungsi untuk memberikan informasi. Pada serat optik ini diperlukan adanya sumber cahaya. Dimana, sumber tersebut harus memenuhi beberapa persyaratan yang diperlukan. Pertama, cahaya yang dihasilkan harus bersifat monokromatis (berfrekuensi tunggal). Kedua, Sumber tersebut harus mempunyai keluaran cahaya yang berintensitas tinggi, sehingga mampu mengatasi rugi-rugi yanng dijumpai pada transmisi disepanjang serat. Ketiga, sumber cahaya harus mudah dimodulasi oleh isyarat informasi. Yang terakhir, sumber cahaya harus berukuran kecil, ringkas dan mudah dihubungkan dengan serat, sehingga tidak mengakibatkan rugi-rugi sambungan yang besar.

Sumber cahaya yang biasa digunakan pada serat optik sampai saat ini ada dua macam yaitu LED (Light Emiting Diode) dan LASER (Light Amplication by Stimulated Emission of Radition). LED memiliki keluaran daya yang lebih sedikit, kecepatan switching yang lebih lambat, dan lebar spektrum yang lebih besar. Namun demikian LED dipergunakan secara luas untuk aplikasi jarak pendek dan menengah yang menggunakan serat kaca dan plastik karena lebih sederhana, murah, handal, dan tidak terlalu bergantung pada temperatur.

LASER menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang tetap yang dapat berada di dalam wilayah tampak, yaitu sekitar 635 nm . Cahaya tersebut memiliki Bandwith yang sangat sempit, umumnya hanya memiliki lebar beberapa nanometer. Hal ini memastikan bahwa dispersi kromatik dapat dipertahankan pada nilai yang kecil dan kondisi ini memungkinkan terjadinya kecepatan transmisi data yang tinggi. LASER dapat menghasilkan cahaya dengan intensitas tinggi sehingga sesuai untuk digunakan pada sistem telekomunikasi optik jarak jauh.

B. Jenis Jenis Serat Optik

Secara umum terdapat tiga jenis serat optik yang sering digunakan, yaitu:

1. Step Index Multimode

Fiber optic step index (multimode) dibuat dari core yang relatif besar, dengan diselimuti cladding. Corenya mempunyai diameter antara 50 sampai dengan 200 µm, dimana cladding sangat tipis. Core dan cladding mempunyai index bias yang berbeda. Serat tersebut mudah dibuat, oleh karena itu serat optic ini pertama kali di pasarkan. Keuntungan lain dari serat step index multimode adalah corenya yang tebal sehingga mudah dalam penyambungan ujung dua serat dan dalam segi biaya lebih efektif.

Kerugian utama dari serat ini adalah terjadinya tiga tipe dispersi dan adanya rugi-rugi daya yang besar. Oleh karena itu, serat step index multimode digunakan untuk jarak yang pendek dengan bit rate yang relative rendah. Kabel ini cocok untuk transmisi medium. Redaman dari serat step index multimode antara 2 sampai dengan 30 dB/Km, dan bandwith antara 10 sampai dengan 100 Mhz.

2. Graded index Multimode

Kabel ini terdiri dari core yang mempunyai indeks bias berkurang sedikit demi sedikit secara step by step dari pusat core sampai batas antara core dengan cladding. Core tersebut terdiri dari lapisan-lapisan gelas, masing-masing lapisan mempunyai index bias yang berbeda. Umumnya diameter core 50 µm dan untuk claddingnya 125 µm. Berkas cahaya yang merambat melalui kabel ini dibelokkan sampai propagasi sejajar dengan sumbu serat. Di tempat titik pantul tersbut propagasi diarahkan kearah axis serat.

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

Fiber Graded Index Multimode mempunyai redaman mulai dari 2 sampai dengan 10 dB/Km dan bandwith 1Ghz. Meskipun mempunyai banyak keuntungan, fiber ini sukar dalam pembuatannya dan harganya lebih mahal dari pada step index multimode.

3. Step Index Single Mode

Segera setelah perkembangan kedua jenis tipe fiber tersebut di atas, kebutuhan akan bandwith lebih besar lagi. Dapat kita lihat bahwa semakin rendah jumlah mode, semakin tinggi bandwithnya. Idealnya cahaya berpropagasi melalui hanya satu mode saja, yang paralel dengan sumber fiber. Panjang gelombang dari infra merah yang terletak antara 800 sampai 1600nm, yang berarti diameter core 0,8 sampai dengan 1,6µm. Core mempunyai diameter antara 5 sampai dengan 10µm, dan cladding telah distandarisasi pada 125 µm. Readaman step index singlemode adalah 0,2 sampai 0,4 dB/Km, dan dengan bandwith 50 Ghz.

Dari jenis-jenis serat optic tersebut diketahui bahwa pembagian serat optic dapat dilihat dari dua perbedaan, yaitu berdasarkan mode yang dirambatkan serat optic terdiri atas:

1. Single mode yaitu serat optic dengan core yang sangat kecil, diameter mendekati panjang gelombang sehingga cahaya yang masuk kedalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding cladding.

2. Multi mode yaitu serat optic dengan diameter core yang agak besar yang membuat cahaya di dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding.

Berikutnya berdasarkan indeks bias bagian intinya (core), serat optic terdiri atas:

1. Step indeks yaitu serat optik dengan core yang memiliki indeks bias yang homogen

2. Graded indeks yaitu serat optik dengan indeks bias core yang semakin kecil ketika core semakin mendekat kea rah cladding. Jadi, pada garded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar.

C. Prinsip Kerja Serat Optik

Sebagai sarana transmisi dalam jaringan digital, serat optic berperan sebagai pemandu gelombang cahaya. Dlam sistem komunikasi serat optik, informasi diubah menjadi sinyal optik (cahaya) dengan menggunakan sumber cahaya LED atau Diode Laser. Kemudian dengan dasar hukum pemantulan sempurna (Hukum Snellius), sinyal optik yang berisi informasi dilewatkan sepanjang serat sampai pada penerima, selanjutnya detektor optik akan mengubah sinyal optik tersebut menjadi sinyal listrik kembali. Perlu diperhatikan bahwa sumber cahaya (sinyal) dari luar yang akan masuk ke core serat optik harus di perhitungkan terlebiih dahulu sudut datangnya. Ketika cahaya dari core berpapasan dengan pembatasan cladding, cahaya akan membentuk sudut yang lebih besar dari sudut kritis, sehingga terjadi refleksi internal total (TIR) yang menyebabkan cahaya membelok kebagian bawah, kemudian ketika berpaspasan dengan pembatasan cladding di bawah, cahaya tetap membentuk sudut kritis sehingga membelok kembali ke atas, dan seterusnya hingga cahaya sampai ke bagian penerima. Berikut adalah gambaran prinsip kerja dari fiber optik.

D. Aplikasi Serat Optik

Sebuah serat optik adalah media yang sangat atraktif untuk produksi video. Karena sangat ringan maka bisa menjadi aset yang berharga dalam pembuatan peralatannya. Kapasitasnya juga menjadi penarik perhatian dalam bidang TV digital. Selain untuk TV optik fiber juga mampu untuk mendukung kinerja LAN. Industri telepon dan kabel juga menaruh perhatian yang besar pada teknologi ini. Underwater AT dan T telah mengepalai suatu konsorsium untuk pengembangan jaringan fiber optik bawah laut, transatlantik, antara Amerika dan Eropa.

Fiber optik lines and satellites sejarang sebuah fiber optik line telah memiliki kapasitas saluran yang besar dan tahan lama, dan akan sangat efektif untuk aplikasi jarak jauh. Sebuah transmisi satelit sangat terpengaruh oleh keadaan atmosfer dan traffic dari satelit itu sendiri, namun fiber optik line tidak terpengaruh dua hal ini. Fiber juga mempunyai segi keamanan yang jauh lebih baik. Aplikasi lainnya dalam bidang kedokteran terdapat operasi tipe laser yang memanfaatkan teknologi ini. Para ilmuwan juga telah mengaplikasi ini dalam beberapa material yang berguna untuk menciptakan sebuah pesawat terbang hingga sebuah space static.

E. Kelebihan Dan Kekurangan Serat Optik

Serat optik memiliki beberapa kelebihan, yaitu:

1. Serat optik memiliki ukuran yang kecil dan ringan, sehingga mengambil tempat yang kecil dalam tanah, memudahkan proses pengankutan ke lokasi, dan memudahkan proses instalasi.

2. Memiliki kecepatan transfer sinyal yang sangat cepat yaitu menggunakan kecepatan cahaya 3 X10⁸m/s.

3. Memiliki bandwitch yang baik, yaitu kemampuan serat optik membawa paket-paket dengan kapasitas besar.

4. Memiliki distance yang baik, yaitu kemampuan serat optik mentransmisikan sinyal-sinyal lebih jauh tanpa memerlukan perlakuan “refresh” atau penguatan.

5. Memiliki reistance yang baik, yaitu ketahanan serat optik terhadap imbas elektromagnetik yang dihasilkan perangkat-perangkat elektronik seperti radio, motor atau bahkan kabel-kabel transmisi lain disekitarnya.

6. Memiliki less expensive yang baik, yaitu beberapa mil kabel optik dapat dibuat lebih murah dari kabel tembaga dengan panjang yang sama.

Serat optik memiki beberapa kekurangan, yaitu:

1. Konstruksi fiber optik lemah sehingga dalam pemakaiannya di perlukan lapisan penguat sebagai proteksi.

2. Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang berlebihan.

3. Tidak dapat dialiri arus listrik, sehingga tidak dapat memberikan catuan pada pemasangan repeater.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Serat optik merupakan pandu gelombang yang digunakan untuk transmisi cahaya. Serat optik tersebut terdiri dari tiga bagian yaitu Core, Cladding dan Buffer Coating. Cahaya pada serat optik dapat berasal dari sumber cahaya berupa diode atau laser. Serat optik ini, bekerja berdasarkan pada terjadinya pemantulan cahaya total yang dijelaskan dalam Hukum Snellius. Saat ini, serat optik merupakan media pandu gelombang yang sangat baik digunakan dalam bidang teknologi karena memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan media transmisi lainnya, seperti kabel coaxial dan UTP. Beberapa keunggulan serat optik tersebut, diantaranya memiliki ukuran yang kecil dan ringan serta memiliki kecepatan transfer sinyal menggunakan kecepatan cahaya.

B. Saran

Dari beberapa ulasan yang telah dibahas mengenai serat optik, diharapkan pembelajaran tentang serat optik masih terus berlanjut. Seperti pengaplikasian serat optik secara lebih mendetail, pembuatan serat optik, perawatan dan instalasi serat optik. Dengan demikian, penggunaanya dalam bidang teknologi dan bidang lainnya dapat berkembang dengan pesat.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.academia.edu/13800238/3._BAB_I_2_3_Daftar_Pustaka

http://www.academia.edu/19511522/fiber_optic

http://www.academia.edu/5375199/FIBER_OPTIK_PADA_JARINGAN_KOMPUTER

http://www.academia.edu/7589242/BAB_II_SERAT_OPTIK

http://www.academia.edu/9143359/Fiber_Optik

Jannah, Nur Faizatul. 2016. Makalah Aplikasi Fiber Optik. https://www.slideshare.net/NurfaizatulJannah1/makalah-aplikasi-fiber-optic. Diakses Pada Tanggal 23 Me1 2017.

Khoirun, Muhammad. 2015. Penggunaan Serat Optik Dalam Jaringan Komputer. https://www.slideshare.net/cakkhoiron/penggunaan-serat-optik-dalam-jaringan-komputer. Diakses Pada Tanggal 23 Me1 2017.