Fiber Optik: Bagaimana cara kerjanya? Apa kegunaannya? Dan banyak lagi

Telekomunikasi, atau komunikasi jarak jauh, dimungkinkan berkat berbagai jalur transmisi yang tersedia. Di antara jalur-jalur tersebut, salah satu yang paling andal adalah serat optik. Pelajari cara kerja serat optik dalam artikel ini, yang memungkinkan Anda menggunakan internet dan menikmati banyak manfaat lainnya di rumah dan di kantor.

Serat optik

Serat optik adalah filamen fleksibel yang umumnya terbuat dari silikon, meskipun ada juga serat optik yang terbuat dari plastik. Ini adalah bahan yang sangat halus, dengan diameter hampir seperti sehelai rambut. Itu transparan, untuk dapat mentransmisikan cahaya tanpa frekuensi satu warna mengganggu yang lain.

Serat optik muncul sebagai pengganti potensial untuk kabel koaksial. Seperti kabel tembaga, serat digunakan untuk mengirimkan data antara kedua ujungnya, menggunakan cahaya sebagai alat transportasi.

Saat ini, serat optik adalah salah satu mekanisme komunikasi yang paling banyak digunakan. Hal ini karena informasi dapat menempuh jarak yang jauh tanpa memerlukan banyak, atau mungkin tanpa amplifier sehingga sinyal tidak hilang. Ia juga memiliki bandwidth atau kecepatan data yang lebih tinggi dari kabel tembaga.

Di antara alasan lain mengapa serat optik digunakan untuk menggantikan kabel tembaga adalah bahwa redaman sinyal per kilometer perjalanan lebih sedikit. Dan keuntungan lainnya adalah serat optik kebal terhadap interferensi elektromagnetik, sehingga praktis tidak mungkin untuk melanggar keamanan.

Demikian juga, adalah umum untuk menemukan serat optik untuk penerangan. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa pada saat ini melalui serat dimungkinkan untuk memberikan cahaya dengan intensitas tertinggi dari semua bentuk penyediaan cahaya buatan.

Struktur serat optik terdiri dari inti, yang merupakan serat itu sendiri yang dilalui oleh informasi. Inti ditutupi dengan lapisan, yang ditandai dengan memiliki indeks refleksi yang lebih rendah daripada inti. Hal ini dilakukan dengan maksud untuk mencegah berkas cahaya yang berjalan di dalam nukleus meninggalkannya dan kehilangan informasi, yaitu cara membatasi informasi di dalam nukleus dengan menggunakan fenomena pemantulan.

Selanjutnya, lapisan ini dikelilingi oleh mantel, dan mantel Kevlar ini. Dan terakhir, tudung, biasanya kuning atau oranye, yang mengidentifikasi jenis serat. Keduanya berfungsi untuk memberikan perlindungan serat dan kekakuan mekanis, karena jika tidak, serat akan menjadi sangat rapuh, bahkan lebih dari yang sudah ada.

Di dalam serat optik, lebih dari satu berkas cahaya dapat dikirim, karena ada rute atau cara yang berbeda untuk melakukannya. Jenis serat optik ini disebut multimode, dan namanya berasal dari apa yang memiliki beberapa mode untuk mengirim berkas cahaya secara bersamaan. Sebaliknya, serat mode tunggal menggunakan jalur linier tunggal untuk mengirimkan berkas cahaya. Secara fisik mereka cenderung dibedakan oleh warna tudung mereka, umumnya oranye untuk multimode dan kuning untuk singlemode.

Saat menyambung serat optik, penting untuk diingat bahwa keselarasannya antara inti harus sangat tepat, karena jika tidak, akan ada kerugian karena sambungan palsu. Ini menyiratkan bahwa sambungan antara serat optik lebih kompleks daripada yang digunakan pada kabel tembaga konvensional.

Sejarah Serat Optik

Dalam serat optik ada dua elemen mendasar yang disajikan kemajuan untuk mencapai teknologi yang kita kenal sekarang dalam hal transmisi data melalui cahaya. Unsur-unsur tersebut adalah serat optik dan cahaya yang merambat di dalamnya. Di segmen ini, kita akan menelusuri sejarah serat optik dan bagaimana perkembangannya dari waktu ke waktu.

Di Yunani kuno, sinar matahari yang dipantulkan dari cermin digunakan untuk mengirim pesan, atau untuk menghalangi penglihatan musuh Anda. Sistem yang sama ini diterapkan oleh Claude Chappe pada tahun 1792 untuk menerapkan telegrafi optik menggunakan menara dan cermin yang didistribusikan lebih dari 200 km. Ia berhasil mengirimkan pesan dalam catatan waktu selama 16 menit.

Pada tahun 1910 Demetrius Hondros dan Peter Debye adalah orang pertama yang menerapkan penangkap cahaya di dalam kabel yang terbuat dari kaca. Sangat mengherankan bahwa percobaan ini memakan waktu begitu lama, karena pada tahun 1820 persamaan yang menetapkan fenomena ini sudah ada.

Prinsip ini disebut sebagai kurungan cahaya dengan pembiasan. Ingatlah bahwa pembiasan adalah fenomena yang menyebabkan seberkas cahaya berubah arah ketika berpindah dari satu saluran transmisi ke saluran transmisi lain yang memiliki indeks bias berbeda karena memiliki kerapatan yang berbeda.

Pada tahun 1840-an, Jean-Daniel Collado dan Jacques Babinet mampu membuktikan prinsip ini. Demikian pula, pada tahun 1870 John Tyndall mengamati bahwa cahaya dapat merambat dalam air, dan cahaya dibiaskan dalam medium ini. Langkah pertama ini memungkinkan studi dilakukan yang akan mengkonfirmasi potensi kristal sebagai bahan par excellence untuk transmisi cahaya jarak jauh. Pada awalnya penerapannya untuk penerangan air mancur.

Kemudian, John Logie, seorang insinyur Skotlandia, mematenkan sistem elektromekanis untuk televisi berwarna, yang menggunakan batang yang terbuat dari kaca yang mentransmisikan cahaya. Sistem ini tidak terlalu berhasil karena redamannya karena bahan dan teknik yang diterapkannya, sehingga cahaya tidak mungkin menempuh jarak yang jauh. Juga, sistem mereka tidak memiliki skrup optik.

Pada tahun 1952 berkat penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh John Tyndall, fisikawan Narinder Singh Kapany mampu membuat penemuan serat optik. Perlu dicatat bahwa itu pada tahun 1950-an ketika penelitian tentang serat optik diperdalam. Faktanya, pada tahun 1957 Basil Hirschovitz memproduksi endoskopi semi-fleksibel menggunakan serat optik. Dia berhasil mengirim gambar dan endoskopi ini adalah alat yang lebih nyaman untuk operasi.

University of Michigan mengusulkan dalam versi endoskopi semi-fleksibel penggunaan bahan dengan indeks bias lebih rendah daripada inti, daripada menggunakan minyak atau lilin seperti yang digunakan sebelumnya. Selain itu, untaian serat optik yang jauh lebih tipis juga diproduksi, sama tebalnya dengan sehelai rambut. Namun, cahaya itu dilemahkan atau hilang setelah perjalanan 9 meter dengan serat optik ini. Adalah Charles K. Kao, yang mempresentasikan bahwa redaman teoretis maksimum yang seharusnya dimiliki serat optik adalah 20 desibel agar penerapannya layak, dalam tesis doktoralnya.

Sekali lagi, Charles K. Kao bersama dengan George Hockham menyatakan bahwa dimungkinkan untuk membuat serat dengan persentase transparansi yang lebih tinggi. Demikian pula mereka yang mengusulkan penggunaan serat optik untuk transmisi pesan telepon daripada menggunakan kabel tembaga dan listrik yang diyakini.

Itu perlu untuk meningkatkan serat optik, yang untuk saat ini memiliki redaman 100 dB / km, bandwidth kecil dan kerapuhan mekanis yang besar. Untuk mencapai hal ini, studi dan investigasi yang gencar dan mendalam harus dilakukan, yang memungkinkan untuk menentukan bahwa penyebab tingkat kehilangan cahaya ini adalah ketidakmurnian intrinsik yang ada dalam silikon atau kaca.

Berkat penemuan ini, serat mulai diproduksi dengan pengurangan redaman hingga 20 dB / km dan dengan bandwidth yang lebih besar. Selain itu, inti setebal 100 m, yang dilapisi dengan kawat Naylon untuk menghormati fondasi indeks bias, tetapi juga dapat memberikan kekakuan mekanis yang lebih besar, sehingga tidak mungkin untuk mematahkan serat dengan tangan.

Karya Kao dan Hockman menjadi dasar untuk penelitian yang dilakukan oleh Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz dan Frank Zimar yang mengusulkan dan memproduksi serat optik pertama dengan pengotor Titanium. Pengotor ini sengaja dimasukkan ke dalam silikon untuk meningkatkan pembiasan dalam serat. Serat ini memungkinkan cahaya untuk melakukan perjalanan dalam serat optik dengan hanya 17 dB / km redaman. Pada dekade yang sama tahun 1970, dimungkinkan untuk memproduksi serat optik dengan kerugian hanya 0.5 dB / km.

Kemajuan penting lainnya yang dibuat dalam teknologi transmisi data melalui cahaya, dibuat berkat fisikawan Morton B. Panish dan Izuo Hayashi yang mengembangkan laser semikonduktor yang dapat beroperasi terus menerus tanpa meningkatkan suhunya. Bersama John MacChesney dan kolaborator lainnya menghasilkan metode persiapan serat.

Transmisi telepon pertama menggunakan saluran transmisi dibuat pada 22 April 1977 oleh perusahaan Amerika Utara General Telephone and Electronics, dan mencapai kecepatan 6 Mbit / s.

Pada tahun 1980 serat memiliki transparansi sedemikian rupa sehingga mereka dapat mengirim sinyal melalui serat optik untuk jalur hingga dua ratus empat puluh kilometer sebelum mereka benar-benar hilang. Serat ini muncul ketika para peneliti menyadari bahwa silikon murni tanpa logam apa pun hanya dapat dibuat dengan menggunakan alat dan komponen yang menggunakan uap. Ini mencegah kontaminan yang melekat dari yang timbul dalam proses manufaktur.

AT&T mengajukan proyeknya untuk sistem serat optik yang berjarak sekitar 1980 mil ke Komisi Komunikasi Federal pada tahun XNUMX. Sistem ini akan berjalan melalui dan menghubungkan kota Boston dan Washington DC. Setelah empat tahun presentasi proyek ini, sistem mulai beroperasi. Kabel ini berdiameter sepuluh inci dan mampu menyediakan hingga delapan puluh ribu saluran suara untuk percakapan telepon simultan.

Serat optik pertama yang dipasang lintas samudera mulai beroperasi pada tahun 1988, transparansi intinya sangat sempurna sehingga hanya perlu menempatkan amplifier optik setiap empat puluh mil. Selanjutnya, lebih banyak koneksi jenis ini dibuat dan tur yang lebih luas dilakukan antara kota dan benua.

Semua kemajuan ini memungkinkan serat optik untuk terus meningkatkan transparansi dan dapat diterapkan untuk komunikasi di pasar dan tidak hanya pada tingkat eksperimental. Bahkan, General Telephone and Electronics pada tanggal 22 April 1977 berhasil membuat transmisi telepon pertama yang berhasil dengan kecepatan 6 Mbits/s, dengan menggunakan serat optik sebagai saluran transmisi.

Proses fabrikasi

Di Bell Laboratories, metode independen untuk pembuatan serat optik dikembangkan. Dari sana, ada empat proses pembuatan serat optik:

MCVD (Deposisi Uap Kimia yang Dimodifikasi)

Metode ini awalnya dikembangkan oleh Corning Glass Company dan diadaptasi oleh Bell Laboratories untuk aplikasi industri. Mereka terdiri dari tabung kuarsa murni, di mana silikon dioksida dicampur dengan elemen lain untuk membuat persiapan. Tabung ini kemudian ditempatkan pada mesin bubut yang berputar.

Selanjutnya, dibawa ke suhu hingga 1600 derajat Celcius dengan pembakar hidrogen dan oksigen. Hal ini dilakukan dengan memutar mesin bubut sementara tabung kuarsa dipanaskan di seluruh panjangnya. Pada titik ini aditif ditambahkan, yang akan berkontribusi pada indeks bias yang lebih baik di inti, di salah satu ujung tabung.

Lapisan-lapisan berikutnya juga digabungkan, karena penundukan pembakar yang terus menerus. Teknik ini memungkinkan nukleus disintesis. Kemudian, pembakar dibawa ke suhu 1800 derajat Celcius, yang merupakan suhu yang memungkinkan kuarsa melunak dan dengan demikian memperoleh bentuk awal.

Preform mengacu pada batang kaca atau tabung yang digunakan untuk membuat serat optik. Artinya, tabung padat yang diperoleh setelah metode ini. Biasanya ukurannya sedikit lebih dari 1 meter dan diameternya 1 sentimeter.

VAD (Deposisi Aksial Uap)

Teknik ini didasarkan pada yang dikembangkan oleh Nippon Telephone and Telegraph. Ini banyak digunakan di Jepang di perusahaan-perusahaan yang bergerak dalam pembuatan serat optik. Metode ini menggunakan bahan dasar yang sama seperti pada metode MCVD, namun berbeda pada metode yang terakhir, hanya inti yang ditempatkan. Sekarang, lapisannya juga ditempatkan di samping

Itulah mengapa metode ini sedikit lebih rumit pada saat doping, karena Germanium dioksida harus dimasukkan dalam proporsi yang lebih besar di inti daripada di lapisan. Untuk pembuatan ini, perangkat lunak digunakan sebagai asisten penting di mana parameter ditetapkan.

Mengambil dengan batang atau tabung kaca tambahan, proses preform dimulai. Tabung bantu ini berfungsi sebagai penopangnya. Ini dimulai dengan menggabungkan bahan-bahan yang berbeda secara teratur dari ujung silinder, memperoleh bentuk awal berpori, yang seiring pertumbuhannya, menjadi terlepas dari tabung kaca tambahan.

Selanjutnya dilakukan proses collapse yang terdiri dari menaikkan suhu hingga 1700 derajat Celcius untuk mencapai pelunakan kuarsa. Ini dilakukan untuk beralih dari preform berpori berongga internal ke silinder transparan yang solid.

Jika kita bandingkan metode ini dengan yang sebelumnya, metode VAD memiliki kelebihan yaitu diperoleh bentuk awal yang lebih panjang dan diameter yang lebih besar, dan juga mengurangi input energi. Namun, kelemahannya adalah membutuhkan peralatan manufaktur yang jauh lebih canggih.

OVD (Deposisi Uap Luar)

Metode ini dikembangkan oleh Corning Glass Work. Dalam hal ini, bahan baku Anda dimulai dengan silinder substrat keramik dan burner. Klorida yang menguap ditempatkan di atas api pembakar, dan api memanaskan batang. Pada titik ini, sintesis preform dilakukan. Prosedur ini terdiri dari pengeringan batang dengan menggunakan gas klorin, untuk kemudian melakukan proses penciutan dengan cara yang sama seperti yang akan dilakukan dengan metode sebelumnya. Beginilah cara inti dan kelongsongnya disintesis, mendapatkan bentuk awal.

Beberapa keuntungan dari metode ini adalah memungkinkan untuk memproduksi serat optik dengan redaman yang sangat rendah dan kualitas yang baik, berkat optimalisasi proses pengeringan. Optimalisasi ini memungkinkan untuk mendapatkan profil yang mulus tanpa struktur annular yang penting.

PCVD (Deposisi Uap Kimia Plasma)

Metode ini dikembangkan oleh perusahaan Philips di Belanda. Demikian juga, ia dicirikan oleh profilnya yang halus dan tanpa struktur annular yang dapat dikenali. Prinsip dasar ini didasarkan pada oksidasi silikon klorida dan germanium klorida. Dengan mengkarat klorida ini, keadaan plasma dicapai, diikuti dengan proses doping interior.

Tahap peregangan sebelumnya

Terlepas dari jenis metode yang digunakan, adalah umum di antara semua ini bahwa proses peregangan bentuk awal dilakukan. Untuk mencapai peregangan bentuk awal perlu memiliki tungku tabung terbuka. Preform ditempatkan di dalam oven ini dan mengalami suhu hingga 2000 derajat Celcius, ini untuk melunakkan preform dan dapat memanipulasinya.

Dalam proses ini, diameter serat optik tercapai, dan sangat penting untuk mempertahankan tegangan konstan sehingga diameter sepanjang serat optik tidak bervariasi. Cara untuk memastikan bahwa inti tidak memiliki variasi diameter seperti itu adalah dengan mempertahankan tegangan konstan yang seragam. Selain itu, tidak adanya arus konveksi dalam oven harus dijamin.

Demikian juga, sangat penting bahwa ketika bentuk awal melunak lagi, masuknya agen yang dapat mencemari atau menghasilkan microcracks dihindari, yang akan menyebabkan hilangnya redaman dan bahkan kerusakan pada serat optik.

Selama proses ini, bahan sintetis juga ditambahkan ke gambar, umumnya adalah polimer kental. Pentingnya polimer ini adalah memungkinkan serat optik diregangkan pada kecepatan yang lebih tinggi. Ini menciptakan lapisan yang seragam dan bebas pengotor di sekitar serat. Akhirnya, perlindungan ini dikeringkan dan dikeraskan, melalui proses termal atau reaksi kimia menggunakan radiasi ultraviolet.

Aplikasi Serat Optik

Serat memiliki keserbagunaan yang mengesankan, sehingga dapat diterapkan dalam komunikasi digital, perhiasan, sensor, pencahayaan, dekorasi, dan lain-lain. Berikut adalah beberapa aplikasi serat optik yang paling umum dan yang tambahan.

Komunikasi serat optik

Skala atau besarnya penggunaan serat optik terbesar adalah untuk telekomunikasi. Karena fleksibilitasnya, dimungkinkan untuk mengelompokkan beberapa kabel untuk membentuk kabel serat optik. Biasanya, serat yang digunakan untuk ini terbuat dari plastik atau kaca, dan kadang-kadang bahkan dari kedua bahan tersebut.

Sensor serat optik

Sensor serat optik dapat membedakan antara sensor intrinsik dan sensor ekstrinsik. Sensor intrinsik mengacu pada sosok itu sendiri sebagai sensor. Di sisi lain, dalam sensor ekstrinsik, serat adalah sarana untuk mentransmisikan sinyal yang dipancarkan sensor ke sistem yang memproses sinyal tersebut.

Karena tidak ada sirkulasi arus listrik pada serat optik, mereka memiliki keunggulan dibandingkan dengan sensor listrik. Bahkan benang serat dengan sendirinya merupakan sensor yang sangat baik untuk mengukur deformasi, suhu, tekanan atmosfer, kelembaban, medan listrik, medan magnet, gas, getaran, dan lain-lain.

Aplikasi lain dari serat optik dalam aplikasi mikrofon akuatik untuk deteksi gempa bumi atau aplikasi gelombang yang dihasilkan oleh sonar. Untuk ini, lebih dari seribu sensor yang dibuat dengan serat optik telah digunakan untuk membuat sistem hidroponik. Jenis sistem ini digunakan terutama oleh industri minyak dan organisasi pertahanan dan beberapa negara. Begitu pula dengan perusahaan Sennheiser dari Jerman yang menciptakan mikrofon yang beroperasi dengan sinar laser dan serat optik.

Dalam pengertian yang sama, sensor serat optik yang mengukur suhu dan tekanan atmosfer digunakan di sumur minyak. Jenis sensor ini mampu menahan kondisi yang lebih ekstrim dibandingkan dengan sensor yang dibuat dengan semikonduktor.

Dalam penerbangan ada giroskop yang terbuat dari serat optik, serta mikrosensor hidrogen.

Sensor fotonik yang terbuat dari serat optik ini umumnya mengandung empat bagian mendasar, yaitu:

Sensor: adalah transduser
Interogator: yang memancarkan dan menerima sinyal yang berasal dari serat optik.
Kabel optik: itu adalah serat optik
Coupler optik, multiplexer, amplifier, atau sakelar: elemen yang membantu sistem optik dan listrik untuk berpasangan tanpa kehilangan sinyal, dan mampu menangani sinyal yang berbeda dari sumber yang berbeda.

Pengoperasian atau fungsi sistem ini dimulai dengan pembangkitan sinyal optik yang dibuat oleh interogator, ini untuk meminta informasi dari penerima. Informasi ini berjalan melalui serat optik sensor. Ketika melanjutkan untuk mengukur kondisi lingkungan seperti gas, tekanan atmosfer, suhu dan faktor lainnya, ada variasi dalam intensitas cahaya, atau panjang gelombangnya terpengaruh dan, oleh karena itu, ada perubahan di dalamnya. .

Variasi perubahan ini, baik dalam panjang gelombang atau intensitas cahaya dikembalikan lagi melalui serat optik ke interogator. Kemudian, persentase variasi dari perubahan ini diperkirakan. Dengan menerapkan algoritme dan alat yang berbeda seperti skrup optoelektronik, dimungkinkan untuk mengubah sinyal optik menjadi sinyal elektronik, sehingga sistem kelistrikan di ujungnya dapat menafsirkan informasi, seperti sistem kontrol atau tampilan data waktu nyata.

Demikian juga, tergantung pada jumlah lalu lintas data seperti yang melewati jaringan Internet, mungkin ada multiplexer optik, sakelar optik, amplifier optik, atau coupler optik yang berbeda dengan cara yang sama.

Demikian pula, sistem sensor serat optik dapat diklasifikasikan sebagai titik atau terdistribusi.

Sistem sensor titik optik

Jenis sistem ini menggunakan sensor terdistribusi yang menentukan posisi dalam jaringan sensor yang memungkinkan parameter dipantau secara individual. Karena itu, sistem titik memungkinkan pengukuran lebih banyak parameter secara bersamaan. Tidak seperti sistem terdistribusi, pemantauan sistem titik dapat mencakup hingga 250 km.

Sistem Sensor Optik Terdistribusi

Dalam hal ini, pengukuran dan deteksi variasi parameter optik yang diterima interogator berasal dari data yang diperoleh di sepanjang serat optik. Ini memberikan keuntungan karena merupakan zona untai serat optik yang digunakan sebagai penerjemah sistem. Sistem optik terdistribusi dapat menjangkau hingga jarak 120 km.

Pencahayaan

Aplikasi pertama yang dimiliki serat optik adalah pencahayaan ruang. Bahkan hingga saat ini, aplikasi ini terus eksis untuk serat optik. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa serat optik memungkinkan untuk menerangi area tanpa menghasilkan panas dan tanpa risiko korsleting, karena serat optik dirancang untuk transmisi berkas cahaya.

Bahkan dimungkinkan, dengan memodifikasi frekuensi, untuk mengubah warna pencahayaan. Ini sangat berguna misalnya jika pencahayaan digunakan dalam lampu, karena dimungkinkan untuk mengubah warna tanpa harus mengubah lampu.

Demikian juga, dimungkinkan untuk memperluas area iluminasi karena dimungkinkan untuk memposisikan serat optik yang berbeda di banyak tempat, menggunakan satu sumber cahaya.

Lebih banyak penggunaan serat optik

Ini digunakan sebagai pemandu gelombang untuk berkas cahaya yang dipancarkan oleh peralatan medis atau industri yang membutuhkan area penerangan di mana garis pandang tidak dapat diakses secara langsung atau mudah.

Kita dapat menggunakan sebagai contoh endoskopi semi-fleksibel yang digunakan dalam pengobatan, yang menggunakan serat optik bersama dengan lensa untuk dapat memvisualisasikan bagian dalam organ tanpa memerlukan operasi yang sangat invasif. Dalam kasus industri, untuk memeriksa peralatan seperti turbin.

Bahkan, serat optik saat ini digunakan sebagai elemen dekoratif, seperti halnya pohon Natal yang memiliki serat optik di cabang-cabangnya yang menerangi pohon, dan juga dimungkinkan untuk memvariasikan warnanya.

Contoh lain penerapan serat optik adalah yang diterapkan pada bangunan tertentu, yang menangkap cahaya alami dari atapnya dan berkat serat optik, cahaya ini dapat merambat ke ruang internal bangunan.

Dan akhirnya, saat ini ada campuran antara beton dan serat optik yang menghasilkan beton tembus pandang. Bahan ini dibuat oleh arsitek Ron Losonczi, dan hal yang menakjubkan dari beton ini adalah masih dapat memiliki kekuatan beton dan, di samping itu, kualitas serat optik untuk mentransmisikan cahaya.

Karakteristik serat optik

Serat optik adalah saluran transmisi dielektrik yang beroperasi dalam spektrum elektromagnetik dalam pita optik. Di pita optik inilah kita dapat menemukan warna, tetapi ada juga pita inframerah dekat dan pita inframerah. Dalam serat optik, bagian dari frekuensi ini biasanya digunakan.

Setiap untai serat optik memiliki inti di tengah yang terbuat dari plastik atau kaca, yaitu Silikon dan Germanium oksida. Inti ini memiliki indeks bias yang tinggi dan ditutupi oleh lapisan dengan indeks bias yang lebih rendah. Hal ini memungkinkan cahaya untuk hanya melakukan perjalanan melalui inti dan tidak melarikan diri ke luar. Biasanya lapisan pelapis ini terbuat dari polimer atau plastik.

Perbedaan antara indeks bias yang harus ada antara inti dan kelongsongnya adalah karena prinsip pembiasan cahaya. Prinsip ini menyatakan bahwa ketika suatu permukaan dengan indeks bias tertentu berbatasan dengan permukaan lain dengan indeks bias yang lebih rendah, cahaya dipantulkan dan, semakin besar perbedaan antara indeks tersebut, semakin besar sudut datang, sehingga akan terjadi refleksi internal total. .

Dalam serat optik, cahaya dipantulkan atau dipantulkan di dalam nukleus, dan sudut pantul ini sangat lebar, sehingga secara praktis dapat diasumsikan bahwa cahaya merambat dalam garis lurus melalui pusatnya, memungkinkan untuk melakukan perjalanan pada jarak yang jauh tanpa kabur.

Kinerja serat optik

Hukum geometri optik adalah hukum yang menetapkan operasi dan prinsip dasar pengoperasian serat optik. Serat optik terutama diatur oleh hukum pembiasan adalah dengan prinsip pemantulan internal total.

Berkas cahaya ditransmisikan oleh inti serat optik, saya telah memberikan perbedaan dalam indeks bias, sinar ini tidak dapat melewati kelongsong tetapi sebenarnya dipantulkan di atasnya dan terus merambat melalui inti.

Selanjutnya, kami akan menyajikan kelebihan dan kekurangan teknologi serat optik.

keuntungan

Ini memiliki bandwidth yang sangat besar, memungkinkan kecepatan transmisi yang sangat cepat
Ini adalah teknologi minimalis, yang hanya memakan sedikit ruang.
Ringan, karena beratnya hanya beberapa gram per kilometer. Berbeda dengan kabel listrik yang beratnya bahkan bisa 9 kali lipat dari serat optik.
Ini benar-benar kebal terhadap kontaminasi elektromagnetik. Sehingga memiliki kualitas transmisi yang lebih unggul dari saluran konvensional, karena tidak terganggu misalnya oleh hubungan pendek eksternal atau badai listrik.
Justru karena kebal terhadap interferensi, serat optik menjamin tingkat keamanan informasi yang tinggi. Ini karena satu-satunya cara untuk masuk ke dalam sistem transmisi serat optik adalah dengan melemahkannya bahkan mengganggunya, sehingga mudah dideteksi.
Itu tidak menghasilkan gangguan ke sistem lain.
Itu tidak terpengaruh oleh sinyal parasit, sehingga dalam sistem seperti kereta bawah tanah di mana ada sistem yang dapat dengan mudah mengganggu komunikasi, serat optik menjadi alternatif par excellence.
Atenuasinya sangat kecil dibandingkan dengan kabel konvensional, sehingga memungkinkan untuk melakukan perjalanan jarak jauh tanpa perlu menyertakan elemen aktif seperti amplifier untuk mempertahankan sinyal.
Tergantung pada bahan yang digunakan untuk membuat mantel dan tudung, serat optik dapat memiliki ketahanan mekanis yang baik.
Ini tahan terhadap korosi.
Ini memiliki sistem yang disebut reflektrometri optik yang memungkinkan Anda dengan mudah mendeteksi titik kelemahan atau potongan serat di sepanjang rute.

kerugian

Karena kami menyajikan semua kelebihan serat optik, kami akan melanjutkan untuk menyajikan kekurangan teknologi ini dibandingkan dengan saluran transmisi lainnya.

Kerapuhan serat tinggi.
Ini membutuhkan peralatan transmisi dan penerimaan yang lebih mahal.
Penyambungan yang dibuat dengan serat optik lebih rumit untuk dilakukan, terutama di lapangan, sehingga perbaikannya lebih sulit.
Karena tidak dapat mentransmisikan listrik, itu tidak secara langsung kompatibel dengan sistem akhir, yang umumnya elektronik.
Itu tidak dapat mengirimkan kekuatan yang sangat tinggi.
Itu tidak dapat menyimpan informasi secara optik.
Hal ini dipengaruhi oleh suhu tinggi atau rendah, sehingga jaket dan pelapis harus bahan tahan suhu.
Getaran dapat mempengaruhi transmisi data dengan benar.

Jenis serat optik:

Di dalam inti serat optik ada jalur berbeda yang dapat diikuti oleh berkas cahaya. Masing-masing jalur ini disebut mode propagasi. Serat optik dapat diklasifikasikan sebagai serat multimode atau singlemode.

Serat multimode

Serat multimode mengacu pada serat di mana cahaya dapat melakukan perjalanan melalui lebih dari satu jalur atau mode. Sebuah untai tunggal serat multimode dapat memiliki hingga 1000 mode propagasi berkas cahaya. Ini menyiratkan bahwa berkas cahaya tidak datang secara bersamaan. Jenis fiber ini umumnya digunakan untuk jarak pendek, kurang lebih jaraknya kurang dari 2 kilometer.

Indeks bias inti serat multimode sedikit lebih tinggi dari indeks bias kelongsong. Selain itu, ketebalan inti dari serat multimode lebih besar dari serat singlemode, hal ini memungkinkan untuk lebih mudah untuk menghubungkan karena tidak memerlukan presisi yang tepat seperti itu.

Serat multimode pada gilirannya dapat diklasifikasikan menjadi dua bentuk tergantung pada jenis indeks bias intinya, yaitu:

Indeks bertahap : Dalam kasus ini, indeks bias konstan di sepanjang inti, sehingga menghasilkan dispersi modal yang tinggi.

Indeks bertingkat : Dalam hal ini, inti serat terbuat dari berbagai material, sehingga indeks bias tidak konstan sepanjang keseluruhan panjang serat dan, oleh karena itu, memiliki dispersi modal yang lebih rendah.

Demikian pula, standar yang ditetapkan dalam ISO 11801, menunjukkan klasifikasi serat optik multimode menurut bandwidth dan sumber cahaya yang akan digunakan, untuk mengatakan apakah itu multimode pada laser, atau multimode pada lampu led.

OM1: Serat 62.5 / 125 m, 1 Gigabit (1 Gbit / dtk), LED.
OM2: Serat 50 / 125 m, 1 Gigabit (1 Gbit / dtk), LED.
OM3: Serat 50/125 m, 10 Gigabit (300 m), Laser.

Serat mode tunggal

Seperti yang telah kami jelaskan sebelumnya, istilah mode diterapkan untuk menunjukkan jumlah lintasan yang dapat dimiliki berkas cahaya. Dalam serat mode tunggal, hanya ada satu mode yang dapat dilalui cahaya. Ini kemudian diterjemahkan menjadi diameter inti yang lebih kecil. Demikian juga, cahaya secara teoritis bergerak melalui pusat serat tidak seperti multimode yang memantul dari dinding inti. Jenis serat ini digunakan terutama untuk rute jarak jauh.

Kabel struktur longgar

Dimungkinkan juga untuk mengklasifikasikan serat optik menurut desainnya, dan ada juga dua jenis serat optik menurut klasifikasi ini.

Jenis serat ini dapat diterapkan di luar ruangan dan di dalam ruangan dan terdiri dari beberapa helai serat yang dibagi menjadi beberapa kelompok yang dimasukkan ke dalam tabung yang mengelilingi tulangan pusat, dan ini pada gilirannya ditutupi oleh jaket pelindung.

Istilah struktur longgar berasal dari fakta bahwa untaian serat optik longgar di dalam tabung yang melaluinya mereka dipandu. Tabung ini bisa berlubang atau memiliki bahan hidrofobik di dalamnya, sehingga berfungsi sebagai pelindung serat optik terhadap kelembaban.

Selain itu, harus longgar, memungkinkan serat optik untuk diisolasi dari kekuatan mekanik eksternal yang diberikan pada kabel.

Penjepit tengah umumnya fleksibel dan memberikan kekuatan pada kabel. Itu bisa terbuat dari logam atau bahan dielektrik.

Kabel struktur ketat

Kabel ini memiliki aplikasi terutama untuk interior bangunan karena lebih fleksibel dan memungkinkan jari-jari tikungan lebih kecil daripada kabel struktur longgar.

Kabel ini terdiri dari penyatuan beberapa untai serat optik yang masing-masing memiliki mantel dan jaket. Benang-benang ini mengelilingi bagian tengah dan seluruh rangkaian ini pada gilirannya dilindungi oleh lapisan eksternal. Namanya berasal dari fakta bahwa semua benang serat sangat ketat, yang memberikan dukungan fisik yang baik.

Komponen Serat Optik

Dalam sistem komunikasi yang dibuat oleh serat optik ada beberapa komponen yang diperlukan agar transmisi berhasil. Komponen ini antara lain termasuk pemancar optik, detektor optik, konektor atau terminal serat optik.

Pemancar optik

Ini adalah elemen yang bertugas mengubah informasi atau data yang berasal dari sumber elektronik menjadi data optik atau berkas cahaya. Untuk mencapai hal ini, pemancar menggunakan elektron pada frekuensi tertentu untuk tereksitasi dalam bahan seperti silikon, sering menghasilkan berkas cahaya, yang disebut foton, dalam bentuk energi. Foton adalah partikel kuantum dasar cahaya. Pemancar internal memiliki modulator yang memenuhi fungsi mengubah energi elektronik menjadi energi optik.

Pemancar sinar

Pada pemancar optik ada dua jenis pemancar yang memancarkan sinyal optik, yaitu:

LED.

Ini adalah dioda yang memancarkan cahaya, atau Light Emitting Diode. Jenis pemancar cahaya ini terutama digunakan dalam serat multimode karena kemudahan penggunaan dan masa pakainya. Meskipun penting untuk dicatat bahwa jenis lampu ini tidak mampu menempuh jarak jauh, sehingga digunakan untuk jarak pendek karena memenuhi fungsi dan mengurangi biaya.

Laser

Ini adalah Radiasi Cahaya Spontan Terstimulasi yang Diperkuat. Ini memancarkan cahaya yang sangat koheren, dan menggunakan semikonduktor untuk emisi cahaya. sinar laser dapat digunakan dalam serat multimode dan serat mode tunggal, meskipun umumnya hanya digunakan dalam serat mode tunggal karena sirkuitnya lebih kompleks dan karenanya lebih mahal. Masa pakai laser, meskipun lama, biasanya di bawah rata-rata LED.

Konverter arus cahaya listrik

Dalam transmisi serat optik diperlukan elemen yang mendeteksi keberadaan foton. Biasanya, itu adalah fotodioda yang bertanggung jawab untuk konversi sinyal optik menjadi sinyal elektronik. Hal ini dicapai dengan menerjemahkan ada atau tidak adanya cahaya menjadi sinyal dengan tinggi dan rendah atau satu dan nol.

Dan juga, mereka diterapkan untuk proses sebaliknya, yaitu mengubah sinyal listrik menjadi sinyal optik. Meskipun dimungkinkan untuk mengubah cahaya menjadi sinyal listrik, dan ini memancarkan daya tertentu, itu tidak cukup untuk memberi daya pada peralatan terminal. Peralatan terminal ini biasanya listrik, sehingga sumber daya alternatif hampir selalu diperlukan.

Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, biasanya konverter opto-listrik ini terdiri dari fotodioda atau semikonduktor. Untuk menjamin operasi yang benar dari semikonduktor ini, kondisi tertentu harus ada, yaitu:

Ketika tidak ada cahaya, arus balik tidak boleh terlalu tinggi agar dapat mendeteksi sinyal optik yang sangat lemah.
Itu harus memiliki bandwidth yang besar, untuk dapat memberikan kecepatan respon.
Tingkat kebisingan yang dihasilkan oleh semikonduktor ini harus minimal.

Pada gilirannya, ada dua jenis detektor, fotodioda PIN dan fotodioda longsoran APD.

Detektor PIN

Detektor jenis ini terdiri dari semikonduktor yang terdiri dari tiga lapisan, dua lapisan luar adalah salah satu tipe P dan satu tipe N dan yang di tengah adalah semikonduktor intrinsik. Dari sinilah nama PIN-nya berasal. Materi intrinsik ini dalam prakteknya biasanya ditempatkan sebagai perpanjangan dari materi P atau materi N.

Detektor APD

Ini adalah semikonduktor longsoran salju. Fotodioda ini, ketika tegangan balik diterapkan padanya, menghasilkan penguatan arus. Pengoperasian detektor longsoran semikonduktor ini terdiri dari membuat perjalanan elektron dan bertemu dengan atom sehingga dapat melepaskan elektron lain. Alasan semikonduktor longsoran digunakan adalah karena elektron yang dikirim ini diperlukan untuk menangani jumlah energi yang cukup.

Detektor APD dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis, menurut bahan pembuatnya:

Detektor silikon

Detektor jenis ini memiliki kinerja tinggi dan menghasilkan tingkat kebisingan yang rendah. Catu daya detektor jenis ini berada dalam kisaran 200 V hingga 300 V

Detektor Germanium

Umumnya, ia bekerja dengan panjang gelombang dalam kisaran 1000 dan 1300 nm, meskipun kinerjanya sedikit lebih rendah.

Detektor bahan lainnya

Detektor ini tersusun dari bahan atau bahan kimia yang terletak pada golongan III dan V tabel periodik.

Jenis pemolesan serat optik

Jenis pemolesan akan tergantung pada konektor yang terletak di ujung serat optik, mereka dapat diklasifikasikan menurut jenis pemolesannya. Jenis pemolesan ini akan bervariasi sesuai dengan cara penyambungannya.

Datar : pemolesan ini membuat ujung serat menjadi halus dan tegak lurus terhadap sumbunya, yaitu, benar-benar rata.

PC (Kontak Fisik) : Serat-serat tersebut diakhiri dengan bentuk cembung, sehingga inti dari kedua serat saling bersentuhan.

SPC (Super PC) : Mirip dengan PSP, bagian tepinya sedikit dihaluskan sehingga menjadi bentuk segitiga tanpa titik di tengah, melainkan tetap rata.

UPC (Ultra PC): Ini sama dengan SPC tetapi bagian tepinya disebut lebih lanjut sehingga hanya bagian tengah serat yang merupakan bagian datar.

UPC yang disempurnakan: Ini adalah versi yang lebih halus daripada versi sebelumnya, jadi kontak harus sangat tepat.

APC (Angled PC): Jenis pemolesan ini terdiri dari pembuatan profil dengan sudut tertentu. Sudut ini memungkinkan kontak fisik yang lebih akurat antara inti dari kedua bagian tersebut.

Konektor Serat Optik

Konektor adalah komponen yang memungkinkan kabel serat optik terhubung ke peralatan terminal. Peralatan terminal ini memiliki port komunikasi komputer untuk koneksi serat optik. Tergantung pada jenis port, jenis konektor tertentu digunakan untuk menghubungkan serat optik. Ini mirip dengan cara kerja kabel konvensional; misalnya, kabel koaksial memiliki berbagai jenis konektor, masing-masing dengan fungsi spesifik.

Singkatnya, jenis konektor untuk serat optik adalah:

FC
FDDI
LC dan MT-Array
SC dan SC-Duplex
ST atau BFOC

Konektor yang umum digunakan pada fiber optik, khusus untuk jaringan area lokal adalah konektor ST, LC, FC dan SC.

Kabel serat optik

Kabel serat optik terdiri dari kelompok beberapa serat optik yang melaluinya sinyal yang berbeda terlihat. Setiap serat dapat mengirimkan data dalam jumlah besar dari sumber yang berbeda, sehingga kabel serat optik dapat mengirimkan informasi dari layanan yang berbeda pada saat yang bersamaan.

Kabel serat optik adalah alternatif yang paling layak untuk penggantian kabel koaksial di industri telekomunikasi dan industri elektronik. Bahkan kabel dengan 8 serat optik masih jauh lebih kecil dari kabel konvensional. Kabel serat optik memiliki kapasitas untuk mengirim informasi yang setara dengan yang dikirim oleh 60 kabel tembaga dari 1623 pasang, atau 4 kabel koaksial dari 8 tabung. Selain itu, serat optik dapat mengirim informasi melalui jarak yang lebih jauh tanpa perlu menempatkan repeater atau amplifier sebanyak yang akan terjadi jika menggunakan kabel tembaga.

Juga, penting untuk menyoroti perbedaan berat yang ada antara kabel serat optik dan kabel tembaga. Misalnya, kabel serat optik 8 serat dapat memiliki berat hanya 30 kg per kilometer, sedangkan kabel koaksial dapat memiliki berat hingga 45 kg per kilometer. Dan juga, serat optik memungkinkan satu kali lari dari jarak 2 hingga 4 kilometer. Dalam hal kabel koaksial, ini hanya memungkinkan untuk berjalan sejauh 250 hingga 300 meter.

Namun, benar juga bahwa serat optik membutuhkan lapisan tambahan dan elemen lain yang memberikan penguatan dalam pemasangannya. Ini dilakukan agar tidak membahayakan peletakan dan, di masa depan, kerusakan dapat terjadi karena kerapuhannya.

Fitur Kabel

Kabel serat optik ini memiliki fungsi yang berbeda. Pertama-tama dapat kami sebutkan bahwa ia bertindak sebagai elemen yang melindungi serat optik internal agar tidak mengalami kerusakan atau putus yang mungkin terjadi pada saat pemasangan kabel atau selama masa pakainya, yang umumnya 20 tahun. . .

Kedua, kabel serat optik memberikan kekakuan mekanis pada serat optik internal sehingga dapat menahan kondisi torsi kompresi tarik dan faktor lingkungan yang mungkin terpapar. Itulah sebabnya selain kabel, elemen lain juga digabungkan untuk memperkuat dan mengisolasi serat optik dari agen eksternal dan gaya yang dikenakan padanya.

Kabel ini dapat memiliki instalasi bawah tanah, bawah laut atau lintas samudera atau udara. Salah satu poin paling kritis dari sistem dengan kabel serat optik adalah pada saat pemasangan, dan itulah sebabnya elemen tertentu digunakan untuk melindungi serat dari kerusakan.

Desain dan elemen kabel serat optik

Peran yang akan dimainkan oleh kabel serat optik akan menentukan strukturnya. Namun, meskipun dapat diterapkan untuk fungsi yang berbeda, semua kabel serat optik memiliki banyak elemen yang sama, yaitu kelongsong sekunder, serat internal, elemen yang berkontribusi pada penguatan dan struktur kabel, selubung yang dikelompokkan bersama. semua benang serat dan bahan isolasi kelembaban. Lapisan sekunder dapat dibagi menjadi tiga jenis:

Liner yang nyaman

Liner ini umumnya merupakan mahkota annular padat yang terbuat dari nilon atau poliester yang menutupi liner utama. Oleh karena itu lapisan sekunder ini meningkatkan diameter akhir serat optik. Fungsi dari coating ini adalah untuk memberikan perlindungan terhadap microbends yang mungkin ada pada serat optik. Namun, meskipun lapisan ini melindungi dari belokan ini, penting untuk waspada saat memasang serat optik, karena masih dapat terjadi pada saat pemasangan.

Liner longgar berongga

Liner ini memiliki ruang besar, yang terdiri dari tabung berongga yang terbuat dari logam dan dikombinasikan dengan plastik. Ini membuat tabung ini menjadi bahan yang keras, tetapi pada saat yang sama fleksibel. Tujuan pembuatan kelongsong berukuran besar adalah untuk melindungi serat optik dari getaran, suhu, dan gaya mekanis.

Lapisan longgar dengan bantalan

Ini adalah lapisan yang sama yang disebutkan di atas, tetapi di dalam bahan yang mampu mengisolasi kelembaban dimasukkan. Dengan memasukkan bahan hidrofobik di dalamnya, itu mencegah air mencapai serat optik. Selain memberikan perlindungan terhadap getaran dan agen lingkungan lainnya, ia juga mampu menahan suhu tertentu. Adalah umum bahwa bahan yang berasal dari minyak bumi atau silikon digunakan.

Elemen struktural

Elemen-elemen ini adalah struktur yang berfungsi sebagai panduan utama untuk jalur yang harus diikuti oleh serat optik. Serat optik didistribusikan di sepanjang struktur ini atau dikepang di sekitarnya. Umumnya, struktur ini memiliki saluran atau alur yang berfungsi sebagai panduan tambahan untuk serat optik.

elemen penguat

Seperti namanya, misi mereka adalah untuk memberikan penguatan tambahan pada kabel serat optik untuk mengisolasi, sejauh mungkin, gaya tarik yang mungkin dialami serat dan, lebih jauh lagi, tidak ada perpanjangan signifikan yang dapat menyebabkan inti pecah. Selain perlindungan untuk perpanjangan, juga melindungi kabel serat optik terhadap kekusutan dan getaran. Bahan yang paling umum digunakan untuk struktur tulangan adalah fiberglass dan baja Kevlar karena merupakan bahan yang fleksibel tetapi juga memiliki soliditas.

Funda

Semua kabel serat optik memiliki jaket yang umumnya terbuat dari plastik. Selubung ini adalah penutup luar kabel serat optik dan fungsinya adalah untuk memberikan perlindungan pada inti dari agen eksternal, kekuatan dan fenomena, seperti kelembaban, suhu, getaran, antara lain.

Bahan yang akan membuat penutup kami akan bervariasi sesuai dengan pemasangan dan aplikasinya, misalnya kabel optik yang bersifat interoseanik harus memberikan perlindungan terhadap kelembaban, tekanan atmosfer, dan bahkan terhadap gigitan hiu. Jika itu adalah kabel serat optik yang akan dipasang di udara, maka selubung harus melindungi inti terhadap getaran dan kekusutan yang dihasilkan oleh angin, dan juga terhadap suhu dan kelembaban. Atau jika akhirnya pemasangannya di bawah tanah, maka penutupnya harus sedikit lebih berat untuk menahan guncangan dan tekanan yang diberikan, misalnya, lalu lintas kendaraan.

Teknik penyambungan

Adalah umum bahwa dalam lintasan yang sangat besar, hingga lebih dari 120 kilometer, perlu untuk membuat sambungan antar serat, karena hampir tidak ada serat kontinu yang memiliki panjang ini. Dan bahkan jika terjadi kerusakan, jenis perbaikan ini perlu dilakukan.

Berbagai jenis splices yang ada adalah sebagai berikut:

Sambungan mekanis

Jenis sambungan ini terdiri dari jenis selongsong di mana dua serat dimasukkan dan putaran mekanis dibuat untuk menggabungkan dua inti. Sambungan ini umumnya digunakan untuk sementara atau ketika penyambungan fusi dianggap tidak perlu. Kerugian yang terkait dengan waktu sambatan ini berada di urutan 0,5 dB.

Penyambungan dengan lem

Dalam hal ini, lem transparan khusus diterapkan yang memungkinkan kedua ujung serat disambungkan dan penyatuan ini dilindungi dengan beberapa jenis tulangan eksternal. Ini memiliki kerugian 0.2 dB, tetapi biasanya tidak terlalu andal karena lem dapat cenderung terkelupas lagi.

Penyambungan fusi

Sebuah alat yang disebut splicer fusi digunakan di mana pekerjaan yang lebih halus dan presisi dilakukan. Dalam pekerjaan ini, operator sebelumnya harus menyiapkan serat sebelum memasukkan ujungnya ke dalam splicer ini. Alat ini memiliki kemampuan untuk memvisualisasikan jika ujungnya memiliki bahan pencemar atau jika pemolesan yang lebih halus diperlukan, atau jika harus ada keselarasan yang lebih baik antara serat. Jika semua persyaratan ini terpenuhi, maka ia hanya memanaskan area itu, melelehkan serat dan dengan demikian bergabung dengan intinya. Rugi-rugi sambungan ini adalah 0.02 dB.

Atenuasi pada kabel serat optik

Istilah redaman berarti rugi-rugi daya yang terjadi pada saluran transmisi. Satuan pengukurannya adalah desibel (dB). Dalam serat optik ada berbagai alasan mengapa atenuasi terjadi pada kabel. Ada dua jenis kerugian, yaitu kerugian intrinsik atau kerugian dan kerugian ekstrinsik.

Redaman intrinsik adalah redaman yang dihasilkan oleh komposisi kimia dan faktor lain dari pembuatannya. Yaitu, penyebab-penyebab yang merupakan bagian dari komposisi Silicon dan Germanium dan dari proses pembuatan benang. Sejauh proses dapat terus ditingkatkan, tidak mungkin mencapai benang serat tanpa redaman.

Di sisi lain, redaman ekstrinsik adalah yang dihasilkan oleh faktor eksternal, seperti pengotor, koneksi yang buruk, pemolesan profil yang salah, sambungan, dan lain-lain. Redaman ini atau kerugian dapat diklasifikasikan pada gilirannya sebagai berikut:

Kehilangan penyerapan

Jenis redaman ini terjadi ketika ada kotoran di dalam serat. Kotoran ini menyerap atau mengganggu perjalanan cahaya. Penyerapan ini biasanya mengubah cahaya menjadi energi panas, menghasilkan kerugian dari 1 hingga 1000 dB / km.

Kehilangan Rayleigh

Ketika serat optik sedang diproduksi, ada momen pendinginannya sehingga serat tidak dalam keadaan cair dan padat, dan ada kemungkinan penerapan tegangan yang salah ketika diregangkan, ini dapat menghasilkan penyimpangan mikroskopis. Ketidakteraturan ini menyebabkan difraksi berkas cahaya ketika melewatinya.

Dispersi

Dispersi terjadi ketika ada variasi dalam indeks bias dan oleh karena itu cahaya dibiaskan dengan cara yang berbeda dari yang diharapkan, ini terjadi karena retakan mikro di dalam serat, polutan atau alasan intrinsik serat.

Dispersi antar moda

Jenis dispersi ini terjadi ketika ada perbedaan waktu rambat cahaya ketika mereka mengambil rute yang berbeda di dalam inti serat. Bisa juga dikenal dengan nama modal dispersi. Jenis dispersi ini hanya terjadi pada serat multimode.

Dispersi kromatik bahan: ini adalah hasil dari panjang gelombang cahaya yang berbeda yang merambat pada kecepatan yang berbeda melalui media tertentu.

Dispersi kromatik dari pandu gelombang: Ini adalah fungsi dari lebar pita sinyal informasi dan konfigurasi pandu umumnya lebih kecil dari dispersi sebelumnya dan oleh karena itu dapat diabaikan.

Kerugian radiasi

Kerugian ini dihasilkan oleh kekusutan atau tikungan pada kabel serat optik. Ini umumnya terjadi pada saat pemasangan atau ketika terjadi tikungan di dalam jalur yang dilalui serat optik.

Kopling kerugian

Saat penyambungan atau pada titik terminal di mana konektor diperlukan, redaman akan selalu ada. Redaman ini biasanya rendah, tetapi tidak dapat diabaikan. Seperti ketika ada keselarasan yang salah antara inti, namun ini harus diperbaiki untuk menghindari kembalinya gelombang.

Jendela Kerja Fiber Optik

Jendela kerja ini memungkinkan kita untuk memanfaatkan bagian dari pita cahaya inframerah dari spektrum elektromagnetik. Dalam hal ini, mereka adalah jendela di mana panjang gelombang berada di urutan nanometer. Telah ditunjukkan pada kesempatan yang berbeda bahwa ketika beroperasi di jendela kerja ini ada sedikit redaman. Secara khusus, ada tiga jendela:

Jendela kerja pertama: panjang gelombang berada di urutan sembilan ratus delapan puluh nanometer.
Jendela kerja ke-2: dalam hal ini panjang gelombangnya adalah XNUMX nanometer.
Jendela kerja ke-3: panjang gelombang berada di urutan seribu lima ratus lima puluh nanometer. Jendela terakhir ini dibagi menjadi S band, C band dan L band.

Koneksi Serat Optik

Ada dua bentuk koneksi serat optik dalam sistem jaringan. Topologi ini adalah jaringan point-to-point dan jaringan point-to-multipoint.

Jaringan point-to-point adalah jaringan dimana node dihasilkan dari sumber informasi langsung ke perusahaan, rumah atau pengguna yang membutuhkan layanan. Dengan kata lain, tidak ada perantara atau node lain di jaringan antara pengguna dan layanan.

Jaringan point-to-multipoint adalah jaringan yang membutuhkan splitter atau pemisah optik, mirip dengan yang digunakan untuk televisi yang memungkinkan kita untuk menghubungkan televisi yang berbeda bahkan ketika perusahaan kabel hanya mengirimkan kabel koaksial. Kemudian, dari emitor muncul serat optik yang membagi sinyal melalui pembagi optik antara dua, empat, enam dan hingga delapan pengguna. Dalam jaringan yang sangat luas, salah satu dari delapan divisi ini diambil untuk menggabungkan splitter optik lain dalam jaringan yang dapat memberi makan 8 pengguna lainnya. Namun, divisi ini memiliki batas dan membutuhkan amplifier di jalurnya.

Penguat optik

Mereka masih terdiri dari serat optik tetapi dalam proses pembuatannya didoping dengan komponen kimia yang berbeda, terutama tanah jarang. Salah satu penguat serat optik yang paling banyak digunakan adalah doping erbium.

Amplifier ini biasa ditemukan sebagai EDFA untuk singkatannya dalam bahasa Inggris. Penguat ini beroperasi di jendela kerja ketiga, khususnya di pita C dan pita L. Namun, juga dapat beroperasi di pita S, tetapi membutuhkan agen lain atau komponen kimia tambahan.

Penguatan yang diberikannya ke sinyal optik bisa dari lima belas hingga empat puluh desibel. Biasanya terdiri dari serat optik yang disimpan dalam wadah persegi panjang dan dapat memiliki panjang sepuluh hingga enam puluh meter dari serat yang diolah.

ringkasan

Fiber optic merupakan media transmisi yang mengirimkan data melalui berkas cahaya. Prinsip-prinsip yang menjadi dasar serat optik adalah dalam hukum geometri optik, terutama dalam hukum pembiasan.

Pada awalnya dilakukan berbagai penelitian yang saling melengkapi hingga serat optik yang dikenal saat ini berkembang. Dalam studi ini, diamati bahwa transparansi serat atau ulir inti sangat penting untuk mengurangi redaman dan mencapai kerugian minimum yang saat ini 0.02dB / Km.

Komponen serat optik yang umum dibuat adalah silikon oksida dan germanium. Komponen kelongsong yang menutupi inti umumnya beberapa jenis plastik. Kemudian muncul mantel yang memberikan kekakuan mekanis yang dapat dibuat dari Nylon atau Kevlar, dan terakhir jaket plastik yang melindungi seluruh kabel dan mengisolasi serat dari agen eksternal.

Ada beberapa metode pembuatan yang berbeda yaitu:

MCVD (Deposisi Uap Kimia yang Dimodifikasi)
VAD (Deposisi Aksial Uap)
OVD (Deposisi Uap Luar)
PCVD (Deposisi Uap Kimia Plasma)

Terlepas dari jenis metode yang digunakan, adalah umum di antara semua ini bahwa proses peregangan bentuk awal dilakukan.

Aplikasi serat optik beragam. Dalam komunikasi, mereka menjadi salah satu sarana atau jalur transmisi par excellence, karena bandwidth yang besar dan kecepatan transmisi yang dapat dicapai, dan keandalan atau keamanan informasi yang disediakan sistem ini. Pada sensor yang memungkinkan mendeteksi kondisi atau parameter seperti: suhu, kelembaban, tekanan atmosfer, dan bahkan untuk sistem sonar.

Ini juga digunakan untuk penerangan, seperti endoskopi fleksibel yang menggunakan serat optik sebagai panduan cahaya untuk menerangi organ dan dapat melakukan operasi yang kurang invasif atau lebih tepat dengan cara yang lebih nyaman. Begitu juga untuk efek dekoratif seperti pohon Natal.

Dimungkinkan untuk mengubah warna yang ditampilkan atau dipantulkan oleh serat optik dengan memvariasikan panjang gelombang atau frekuensi yang melewatinya.

Beberapa keuntungan terpenting dari serat optik dan kegunaannya adalah bandwidthnya, kecepatan transmisi data yang dapat dicapai, kekebalan elektromagnetik, pengurangan ruang dan berat yang ditempati, dan keamanan informasi yang tinggi.

Meskipun, di sisi lain, ini adalah teknologi yang lebih maju, dan oleh karena itu lebih mahal, pemasangan dan perawatannya lebih kompleks daripada sistem konvensional, mereka sangat rapuh dan tidak terlalu toleran terhadap suhu, kelembaban, getaran, dan perpanjangan.

Ada dua jenis optik menurut jumlah noise atau mode yang dapat ditransmisikan.

Serat multimode adalah mereka yang dapat mengirim panjang gelombang yang berbeda secara bersamaan melalui mode yang berbeda, maka namanya. Dibandingkan dengan serat mode tunggal, serat multimode memiliki inti yang lebih besar dan indeks bias antara inti dan kelongsong berbeda, tetapi hanya sedikit. Sehingga gelombang berjalan di dalam nukleus yang memantul dari dinding nukleus. Mereka digunakan untuk rute jarak pendek atau jaringan. Biasanya diidentifikasi karena jaket luar biasanya berwarna oranye.

Serat single-mode adalah serat yang hanya memiliki satu jalur transmisi dan intinya lebih kecil dibandingkan dengan serat multi-mode. Modus transmisi biasanya sumbu pusat inti, karena memantul pada sudut yang sangat besar. Biasanya berbeda dengan multimode karena menggunakan outer jacket berwarna kuning.

Nah, menurut desainnya juga ada dua jenis. Serat optik berstruktur longgar adalah serat optik yang untaian serat optiknya longgar di dalam tabung yang dilaluinya. Tabung ini bisa berlubang atau memiliki bahan hidrofobik di dalamnya, sehingga berfungsi sebagai pelindung serat optik terhadap kelembaban.

Sebaliknya, kabel struktur ketat terdiri dari penyatuan beberapa untaian serat optik yang secara individual ditutupi dengan mantel dan jaket. Benang-benang ini mengelilingi bagian tengah dan seluruh rangkaian ini pada gilirannya dilindungi oleh lapisan eksternal.

Dalam sistem komunikasi yang dibuat oleh serat optik ada beberapa komponen yang diperlukan agar transmisi berhasil. Di antara komponen tersebut adalah pemancar optik seperti LED atau Laser, konverter opto-listrik yang bertanggung jawab untuk mengubah sinyal listrik menjadi optik untuk dikirim melalui serat dan kemudian mengubah sinyal optik yang diterima menjadi sinyal listrik lagi. .

Juga, ada detektor optik yaitu:

PIN
APD
Silikon
Germanium
Bahan lainnya

Jenis pemolesan akan tergantung pada konektor yang terletak di ujung serat optik, mereka dapat diklasifikasikan menurut jenis pemolesannya.

Plano
PC (Kontak Fisik)
SPC (SuperPC)
CPU (Ultra PC)
UPC yang Ditingkatkan
APC (PC miring)

Konektor adalah elemen yang memungkinkan serat optik terhubung ke peralatan terminal. Konektor yang umum digunakan pada fiber optik, khusus untuk jaringan area lokal adalah konektor ST, LC, FC dan SC.

Sambungan mekanis: sambungan jenis ini terdiri dari sejenis selongsong di mana dua serat dimasukkan dan putaran mekanis dibuat untuk menggabungkan dua inti. Kerugian yang terkait dengan waktu sambatan ini berada di urutan 0,5 dB.

Penyambungan dengan lem: dalam hal ini lem transparan khusus diterapkan yang memungkinkan kedua ujung serat disambung dan sambungan ini dilindungi dengan beberapa jenis tulangan eksternal. Ini memiliki kerugian 0.2 dB, tetapi biasanya tidak terlalu dapat diandalkan karena lem dapat cenderung terkelupas lagi.

Penyambungan fusi: Penyambung memiliki kemampuan untuk memvisualisasikan jika ujungnya memiliki bahan pencemar atau jika pemolesan yang lebih halus diperlukan, atau jika harus ada keselarasan yang lebih baik antara serat. Kemudian, ia mulai memanaskan hanya area itu, melelehkan serat dan dengan demikian bergabung dengan intinya. Rugi-rugi sambungan ini adalah 0.02 dB.

Peran yang akan dimainkan oleh kabel serat optik akan menentukan strukturnya. Namun, bahkan ketika mereka dapat diterapkan untuk fungsi yang berbeda, semua kabel serat optik memiliki banyak elemen yang sama, yaitu lapisan sekunder, serat internal, elemen yang berkontribusi pada penguatan dan struktur kabel, selubung yang mengelompokkan semua. benang serat dan bahan isolasi kelembaban.

Ada elemen yang memberikan dukungan dalam struktur dan penguatan kabel serat optik. Elemen struktural yang berfungsi sebagai panduan utama untuk jalur yang harus diikuti oleh serat optik. Serat optik didistribusikan di sepanjang struktur ini atau dikepang di sekitarnya. Umumnya, struktur ini memiliki saluran atau alur yang berfungsi sebagai panduan tambahan untuk serat optik.

Elemen penguat memberikan tulangan tambahan pada kabel serat optik untuk mengisolasinya dari gaya traksi yang mungkin menimpanya dan, sebagai tambahan, tidak ada perpanjangan signifikan yang dapat menghasilkan keretakan pada inti.

Pada redaman ekstrinsik ada beberapa penyebab, yaitu:

Kehilangan penyerapan
Kehilangan Rayleigh
Dispersi
Kerugian radiasi
Kopling kerugian

Kesimpulan

Serat optik adalah saluran transmisi yang memungkinkan kecepatan dan efisiensi yang lebih besar dalam transmisi data saat ini. Meskipun ini adalah teknologi yang harus menempuh perjalanan jauh untuk dapat menggantikan sistem konvensional, terkadang masih merupakan pilihan terbaik untuk komunikasi.

Namun, serat optik merupakan jenis teknologi yang mahal dibandingkan dengan sistem konvensional karena membutuhkan peralatan dan alat optik yang cenderung lebih mahal. Hal ini juga membutuhkan pelatihan yang tepat untuk dapat bekerja dengan serat optik. Selain itu, pemasangannya biasanya merupakan proses yang sangat rumit, dan adanya kerusakan pada serat dapat menimbulkan kerugian yang cukup besar jika tidak ditangani tepat waktu. Selain itu, peralatan tertentu masih perlu dikembangkan agar teknologi dan sistemnya benar-benar optik, karena misalnya memori optik masih belum ada.

Biasanya jaringan serat optik memiliki sistem cadangan seperti cincin atau cincin ganda, yang memungkinkan jika terjadi insiden ini, informasi dapat berjalan ke arah lain, untuk menghindari gangguan layanan untuk jangka waktu yang lama. situasi teratasi.

Sistem serat optik sangat andal karena secara praktis tidak mungkin menembus jaringan tanpa terdeteksi atau tanpa mengganggu transmisi data. Itulah mengapa serat optik dipasang di bawah air antara negara-negara sekutu, di mana mereka mengirimkan informasi sensitif dan rahasia.

Yang membedakan serat optik dengan media lain adalah kecepatan data dan kapasitas transmisi. Selain itu, ia menjamin hilangnya informasi yang minimal karena fakta bahwa ia memiliki sedikit redaman pada elemen utamanya, sehingga tidak perlu memasang begitu banyak peralatan restorasi dan amplifikasi di dalam sistem. Karena informasi bergerak dengan kecepatan cahaya, adalah mungkin untuk melihat migrasi yang cukup besar dari perusahaan-perusahaan besar ke jenis teknologi ini.