PENENTUAN RUGI-RUGI BENGKOKAN SERAT OPTIK JENIS SMF-28. Syahirul Alim Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta

Transkripsi

1 PENENTUAN RUGI-RUGI BENGKOKAN SERAT OPTIK JENIS SMF-8 Syahirul Alim Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta Abstrak Telah dilakukan penelitian tentang Rugi-rugi bengkokan serat optik jenis smf-8 menggunakan sumber Laser Dioda dengan panjang gelombang 1550 nm. Detektor optik, Optical Spectrum Analyzer(OSA) digunakan untuk mengukur intensitas keluaran serat optik. Hasil penelitian memperlihatkan bahwa jari jari kelengkungan serat optik berpengaruh terhadap intensitas keluaran serat optik, terutama pada nilai rugi-rugi bengkokan (bending losses) serat optik akan meningkat seiring dengan semakin kecilnya jari-jari bengkokan. Kemudian rugi-rugi bengkokan (bending losses) akan meningkat secara drastis pada jari-jari kritis. Diperoleh jari-jari kritis 18,56 mm untuk serat optik corning smf-8 dan untuk serat optik smf-8 adalah 0,4 mm. Kata kunci : smf-8, corning smf-8, Laser Dioda, Optical Spectrum Analyzer, bending losses, jarijari kritis 1. Pendahuluan Komunikasi telah menjadi kebutuhan pokok dalam dunia modern. Perkembangan dan penerapan teknologi telekomunikasi berkembang dengan cepat, termasuk penggunaan jaringan Serat Optik sebagai salah satu media telekomunikasi. Serat optik adalah salah satu media transmisi yang dapat menyalurkan informasi dengan gelombang pembawanya bukan berupa gelombang elektromagnet atau listrik, akan tetapi berupa sinar laser. Kelebihan yang dimiliki sehelai serat optik diantaranya dapat membawa sinyal informasi dalam kapasitas besar hingga 5 Gigabyte perdetik, ukuran serat optik yang amat tipis antara 15 hingga 400 µm, pulsa cahaya didalam serat optik tidak terpengaruh noise elektris maupun medan magentik, dan masih banyak lagi. Sedangkan kelemahan serat optik paling utama pada penyambungan serat optik harus menggunakan teknik serta ketelitian yang tinggi, kemudian pemasangan kabel serat optik tidak selamanya lurus akan tetapi mengharuskan terjadi bengkokan pada posisi sudut tertentu ataupun kelengkungan dengan jari jari tertentu sehingga terjadi pelemahan energi transmisi cahaya. Permasalahan yang timbul adalah bagaimanakah pengaruh pembengkokan serat optik dengan jari-jari tertentu terhadap intensitas daya keluaran.. Metode Penelitian Serat optik yang digunakan dalam penelitian adalah serat optik smf-8 atau single mode fiber. Single mode fiber adalah serat optik yang hanya dapat menopang satu moda perambatan. Bahan serat optik yang tersedia ada dua macam yaitu corning smf-8 sepanjang 108 cm yang menyatu dengan Laser Dioda dinamakan Laser Dioda Fiber Pigtail dan serat optik smf-8 sepanjang 3 meter. Sumber cahaya yang digunakan berasal dari Laser Dioda dengan panjang gelombang 1550 nm dengan intensitas tertentu dan konstan, dalam hal ini intensitas masukan laser sebesar 1

2 1,5 mw. Tersedia macam sumber laser 1550 nm yaitu sumber laser dari Laser Dioda Fiber Pigtail dan sumber laser 1550 nm yang berasal dari Tuneable Laser Source (TLS). Kemudian detektor yang digunakan untuk mengukur intensitas keluaran serat optik adalah instrumen Optical Spectrum Analyzer(OSA). Oleh karena itu, setting peralatan dalam penelitian ini terbagi dua macam, yaitu percobaan dengan sumber Laser Dioda Fiber Pigtail LPS-SMF FC yang sudah menyatu dengan corning smf-8 dan percobaan dengan sumber Tuneable Laser Source (TLS) yang dihantarkan pada serat optik smf-8 dengan menggunakan adapter atau konektor serat. Berdasarkan perlakuan pada serat optik, percobaan ini terbagi menjadi macam, yaitu permodelan serat optik lurus dan permodelan Bengkokan serat optik. Kemudian berdasarkan sumber laser laser dioda dan jenis serat optik, maka percobaan ini terbagi lagi menjadi dua macam, yaitu Set Alat Permodelan dengan Sumber Laser Pigtail dan Set Alat Permodelan dengan Sumber Tuneable Laser Source (TLS) setting alat permodelan bengkokan serat optik kedua macam percobaan dapat dilihat pada gambar 1 dan gambar berikut ini : LD Driver r Optical Spectrum Analyzer Gambar 1 Set Alat Permodelan Bengkokan Serat Optik dengan sumber Laser Dioda Fiber Pigtail menyatu dengan corning smf-8 percobaan dengan sumber Laser Dioda Fiber Pigtail diatas memerlukan Laser Dioda Driver untuk mensuplai catu daya pada Laser Dioda tersebut. Sedangkan pada percobaan dengan Tuneable Laser Source (TLS) tidak memerlukan Laser Dioda Driver karena didalam perangkat instrumen TLS tersebut sudah menyatu dengan catudaya. Oleh karena itu setting alat percobaan-nya sebagai berikut : Tuneable Laser Source Optical Spectrum Analyzer r Gambar. Set Alat Permodelan Bengkokan Serat Optik dengan TLS

3 Penentuan Rugi-rugi Bengkokan Serat Optik yaitu dengan mengkonversikan nilai intensitas keluaran serat optik permodelan lurus maupun serat optik bengkok, selanjutnya rugi-rugi permodelan lurus dinamakan atenuasi-lurus (α lurus ) sedangkan rugi-rugi permodelan serat optik dinamakan atenuasimodel bengkok (α model-bengkok ). Oleh karena pada rugi-rugi permodelan lurus, faktor yang berpengaruh adalah rugi-rugi selain bengkokan (intrinsik), sedangkan pada model bengkok faktor yang sangat berpengaruh adalah rugirugi akibat bengkokan maupun selain bengkokan. Sehingga untuk menentukan rugirugi bengkokan serat optik adalah dengan mengurangkan atenuasi model bengkok dengan atenuasi lurus(α model-bengkok α lurus ) 3. Hasil dan Pembahasan 3.1 Pembacaan data pada OSA 3. Karakterisasi Laser Dioda Karakterisasi Laser bertujuan untuk mengamati karakter laser Dioda. Karakterisasi Laser di lakukan dengan memberikan arus listrik pada Laser Dioda Fiber Pigtail dimulai dari nilai arus ambang ( I threshold ) 1,3 ma hingga 18,6 ma. Tidak melebihi Arus Optimum ( I Optm ) 41 ma. Hasil karakterisasi Laser Dioda Fiber Pigtail bisa dilihat pada grafik berikut : Intensitas (MikroW att) Grafik Keluaran Laser Pigtail Arus (ma) Gambar 4 karakterisasi Laser 3.3 Rugi-rugi selain Bengkokan Serat Optik Rugi-rugi selain bengkokan serat optik ditentukan dengan memasukan nilai intensitas daya masukan laser sebelum masuk serat optik dan nilai intensitas daya keluaran serat optik dalam keadaan lurus kedalam persamaan: Gambar.3 Display data OSA Pembacaan data pada Optical Spectrum Analyzer sebagaimana Gambar.3 menunjukkan dengan detail nilai intensitas daya keluaran serat optic, nilai panjang gelombang keluaran serat optik juga terbaca. Sehingga pembacaan data menggunakan Optical Spectrum Analyzer (OSA) sangat akurat untuk pengamatan spektrum cahaya optik db = 10 log p i...(1) P o dengan:p i = daya Laser yang ditransmisikan (masuk) kedalam serat optik dan P o = daya optik yang keluar dari serat optik lurus. dimana Diperoleh rugi-rugi selain bengkokan pada serat optik corning smf-8 sebesar 3,589 db, sedangkan rugi-rugi selain bengkokan pada serat optik smf-8 dengan sumber TLS sebesar,451 db. 3

4 Losses (db) Rugi-rugi selain bengkokan ini disebabkan oleh beberapa hal diantaranya : absorbsi bahan serat optik terhadap sinar Laser Dioda dikarenakan komposisi serat bahan dan fabrikasi serat, Hamburan sepanjang serat optik yang disebabkan tumbukan cahaya dengan partikel, Mikrobending Serat Optik, disebabkan ketidakrataan permukaan batas antara inti selubung secara acak pada serat optik karena proses pengkabelan, Rugi rugi kopling yaitu rugi-rugi pada proses pengkoplingan berkas sinar Laser dari sumber Laser Dioda ke dalam serat optik dan antara serat optik dengan detektor Optical Spectrum Analyzer. 3.4 Rugi-rugi Bengkokan Serat Optik Penentuan Rugi-rugi Bengkokan Serat Optik sama seperti penentuan Rugi-rugi selain bengkokan serat optik, yaitu dengan memasukkan kedalam persamaan Serat Optik Corning smf-8 Hasil pengukuran bengkokan serat optik corning smf-8 (sepanjang 108 cm), Intensitas Daya Keluaran Laser Dioda Fiber Pigtail 150 µw, Intensitas Daya Keluaran Serat Optik Lurus 547 µw Jari-jari (cm) Gambar.5 Grafik Rugi-rugi model Bengkok serat optic smf-8 Rugi-rugi Bengkok (db) Tabel 1. pengukuran konversi Rugi-rugi bengkokan serat optik corning smf-8 R (mm) α - α (d model Bengkok lurus B) jari-jari (mm) Gambar.6 Rugi-rugi Bengkokan serat optik corning smf-8 Grafik pada gambar.6 diatas merupakan konversi satuan intensitas bengkokan serat seperti pada tabel.1 ke dalam satuan rugi-rugi serat optik sebagaimana persamaan (1). Berdasarkan kurva grafik gambar.5 tampak bahwa semakin kecil jari-jari bengkokan serat optik maka akan semakin besar nilai rugi-rugi bengkokan Serat optik smf-8 pengukuran rugi-rugi serat optik smf- 8 memakai sumber Tuneable Laser Source(TLS) dengan intensitas daya keluaran TLS 159 µw, diperoleh intensitas daya keluaran serat optik lurus 716 µw 4

5 Tabel. Pengukuran intensitas Bengkokan serat optik smf-8 R (mm) Rugi-rugi Bengkok (db) jari-jari (mm) Berdasarkan gambar.7 dilihat bahwa semakin kecil jari-jari bengkokan serat optik maka akan semakin besar nilai rugi-rugi bengkokan, Jika membandingkannya dengan kurva grafik rugi-rugi bengkokan corning smf- 8 maka diperoleh : Rugi-rugi bengkokan (db) α model Bengkok - α lurus Gambar 7. Rugi-rugi Bengkokan Serat Optik smf jari-jari (mm) Rugi-rugi smf-8 Gambar.8 Rugi-rugi bengkokan smf-8 dan corning smf-8 Rugi-rugi corning smf8 gambar.8 menunjukkan bahwa perubahan nilai rugi-rugi bengkokan smf-8 tampak lebih kentara dibandingkan dengan gambar.6 terutama pada jari-jari mm perubahan nilai rugi-rugi bengkok tampak lebih drastis atau signifikan Menentukan jari-jari kritis bengkokan Serat Optik Menurut Gerd Keiser (000), pengurangan kelengkungan serat optik jika perubahan nilai rugi ruginya bertambah secara eksponensial hingga mencapai jari jari tertentu,maka bengkokan tersebut telah mencapai jari-jari kritis 3. Penentuan jari-jari kritis bengkokan serat optik pada percobaan ini bisa diamati dari kurva grafik rugi-rugi bengkokan. Untuk serat optik corning smf-8 perubahan drastis nilai rugi-rugi bengkokan bekisar pada jari-jari 1 hingga 1,5 cm. Sedangkan untuk serat optik smf-8 perubahan drastis nilai rugi-rugi bengkokan pada jari-jari 1 hingga 1,5 cm. Secara teoritis 1, jari-jari kritis bengkokan serat optik smf-8 adalah : R cs = 0λ λ,748 0, n 1 n λ ( ) 0 3 dimana: λ 0 = panjang gelombang cut off serat mode tunggal. λ = panjang gelombang sinar Laser Dioda = 154 nm diperoleh nilai jari-jari kritis untuk serat optik corning smf-8 sebesar 18,56 mm. Sedangkan jari-jari kritis serat optik smf-8 adalah sebesar 0,4 mm. 5

6 4. kesimpulan Dalam penelitian tentang penentuan selama percobaan bisa dikurangi serendah mungkin. Daftar Pustaka [1] Senior J.M ; 199 ; Optical Fiber Communication ; Prentice Hall, Englewood Cliffs ; New Jersey [] Thomas Sri Widodo ; 1995 ; Optoelektronika Komunikasi Serat Optik ; Yogyakarta : Andi Offset. [3] Anonymous; 004; ee.com/schematics/optoelectronicssuite /sbea001.pdf : Laser Diode Driver ; 31- Agustus-005 [4] Albert Cerussi; ; Geometrical Optics ; 9 juni 004 karateristis model bengkokan serat optik jenis smf-8 diperoleh hasil berupa kurva rugi-rugi bengkokan serat optik terhadap fungsi jari-jari bengkokan, jari-jari kritis bengkokan serat optik. Dari hasil perhitungan dan analisis data yang dilakukan selama penelitian, maka penulis dapat menyimpulkan hal-hal sebagai berikut : 1. Jari-jari kelengkungan serat optik 3. berpengaruh terhadap intensitas keluaran serat optik.. Rugi-rugi bengkokan serat optik akan meningkat seiring dengan semakin kecilnya jari-jari bengkokan, karena terdapat sebagian energi dari cahaya yang tidak bisa terpandu didalam inti serat optik. Serat optik jenis corning smf-8 memiliki rugi-rugi bengkokan lebih rendah dibandingkan dengan serat optik smf Jari jari kritis bengkokan ( R cs ) untuk jenis corning smf-8 adalah 18,56 mm, sedangkan jari jari kritis bengkokan ( R ) serat optik smf-8 adalah 0,4 mm. cs 5. SARAN Penelitian mengenai bengkokan serat optik selanjutnya, peneliti menyarankan: 1) Penelitian pada serat optik jenis Multi Mode Fiber (MMF) step index maupun graded index dengan pengamatan pada perubahan nilai panjang gelombang keluaran serat optik. ) Penguasaan peneliti dalam pemakaian instrument dan instalasi komponen sangat perlu diperhatikan, agar rugi rugi kopling 6