MODUL KONSEP DASAR KABEL SERAT OPTIK

ISSUED - 4/17/2004 1 MODUL KONSEP DASAR KABEL SERAT OPTIK KONSEP PERAMBATAN CAHAYA JENIS SERAT OPTIK STRUKTUR SERAT OPTIK JENIS, KODE WARNA DAN PENANDAAN KABEL OPTIK KARAKTERISTIK SERAT OPTIK FUNGSI ELEMEN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

ISSUED - 4/17/2004 2 KONSEP PERAMBATAN CAHAYA Tujuan : Siswa dapat memahami prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya. Siswa dapat memahami perambatan cahaya dalam serat optik.

ISSUED - 4/17/2004 3 BESARAN BESARAN PENTING NOTASI - NOTASI l = Panjang gelombang = wave length, T = Perioda. c = Kecepatan cahaya dalam ruang bebas / hampa = 300.000 km/dt. l = T x c atau l = c/f di mana T = 1/f

ISSUED - 4/17/2004 4 Refractive Index (Indeks bias) Bila gelombang cahaya merambat melalui material, tidak dalam vacuum, maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacuum. V = c/n, atau n = c/v Di mana : n 1 = Refractive index atau indeks bias. V = Kecepatan rambat cahaya dalam material. Cahaya merambat dalam suatu medium dengan tiga cara : Merambat lurus. Dibiaskan. Dipantulkan.

ISSUED - 4/17/2004 5 Contoh Pemantulan Penuh. Kalau kita berada di bawah air, permukaan air kadang kala kelihatan bersinar seperti suatu cermin, dan benda yang ada di atas permukaan air tidak dapat dilihat. Hal ini karena adanya pemantulan penuh. Gambar 1 : Ilustrasi Perambatan Cahaya

ISSUED - 4/17/2004 6 PEMANTULAN DAN PEMBIASAN REFRAKSI cahaya Sudut datang REFLEKSI sudut refleksi cahaya r cahaya dibelokkan pada permukaan air udara air cermin i

ISSUED - 4/17/2004 7 HUKUM Snell n1 Sin i= n2 Sin r Garis normal r1 r2 r3 = 90 0 n2 [ udara] n1 [air] n1 > n2 i1 < r1 i4 i3 i2 i1 i2 < r2 r4 i3 < r3 = 90 0 ; i3 = Sudut kritis i4 = r4

ISSUED - 4/17/2004 8 Hukum Refleksi (pemantulan) menyatakan : q 1 = q 2 Bila q 1 = 90, maka q 2 = 90, berarti cahaya yang direfleksikan segaris dengan cahaya datang. Hubungan q 1 dengan q 2 dapat dinyatakan dengan hukum Snellius: n 2 Sin q 1 = n 2 Sin q 2 atau Sin q 1 / q 2 = Sin q 2 / q 1. Cahaya yang bergerak dari materi dengan indek bias lebih besar (padat) ke materi dengan indeks bias lebih kecil (tipis) maka akan bergerak menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal). Sudut datang lebih kecil daripada sudut bias. Cahaya yang bergerak dari materi dengan indek bias lebih kecil (tipis) ke materi dengan indeks bias lebih besar (padat) maka akan bergerak mendekati sumbu tegak lurus (garis normal). Sudut datang lebih besar daripada sudut bias.

ISSUED - 4/17/2004 9 Gambar 2.a : Pemantulan dan pembiasan cahaya

ISSUED - 4/17/2004 10 Gambar 2.b : Pemantulan dan pembiasan cahaya

Besar dari cahaya yang direflesikan tergantung dari sudut datang. Dengan mengatur q 1, maka akan diperoleh q 2 = 90º. Jika q 2 = 90º, maka cahya yang direfraksikan tidak berjalan melalui material kedua (n 2 ), tetapi merambat melalui permukaan (batas n 1 dan n 2 ). ISSUED - 4/17/2004 11

ISSUED - 4/17/2004 12 Dengan memperhatikan rumus : Sin q 1 n 2 = Sin q 2 n 1 Jika : q 2 = 90º fi Sin q 2 = 1, sehingga : Sin q 1 = n 2 / n 1. Jika cahaya merambat dengan sudut datang (q 1 ) dan sudut bias (q 2 ) sebesar 90º, maka q 1 disebut sudut kritis (q c ). Sehingga : Sin q c = n 2 / n 1 atau Sin -1 (n 2 / n 1 ). Dalam keadaan ini : Tidak ada cahaya yang direfraksikan bila q 1 q c. Cahaya datang direflesikan saat sudut datang lebih besar dari q c. Kondisi ini disebut sebagai Total Internal Reflection, yang dapat terjadi hanya saat cahaya bergerak dari material dengan n lebih besar ke material dengan n lebih kecil.

ISSUED - 4/17/2004 13 Bila cahaya memasuki salah satu ujung serat optik, Sebagian besar cahaya terkurung didalam fiber dan akan dituntun ke ujung jauh. Serat optik disebut sebagai penuntun cahaya (light guide) Cahaya tetap berada dalam serat karena dipantulkan secara total oleh permukaan sebelah dalam serat. Pantulan dalam total (Total Internal Reflection) dapat terjadi bila dipenuhi dua hal : 1. Indek bias inti (n 1 ) lebih besar dari cladding (n 2 ) 2. Sudut masuk cahaya harus lebih besar dari sudut kritis. Gambar 3 : Fenomena Sudut Kritis di dalam serat optik

ISSUED - 4/17/2004 14 Bila cahaya lewat dari daerah indkes bias lebih rendah n 0 ke indeks bias lebih tinggi n 1 (cahaya memasuki ujung serat) dengan sudut masuk q 0, dimana q 0 lebih kecil dari sudut Kritis q c, sinar akan masuk / dibiaskan ke dalam daerah dengan indeks bias yang lebih tinggi, dengan sudut keluar q 1 yang lebih kecil dari q 0. Bila q 0 > q c maka terjadilah pantulan. Gambar 4 : Pembiasan pada suatu interface

ISSUED - 4/17/2004 15 Hukum Snellius : n o Sin q 0 = n 1 Sin q 1 n 0 = 1 q 0 = Sudut masuk luar Sinar memasuki inti pada titik A dengan sudut bias q 1, dipantulkan pada titik dengan sudut ABC q 1 = 90º -

ISSUED - 4/17/2004 16 Sin q 1 = Sin (90º - ) = Cos Sin q 0 = n 1 Cos n 2 Bila cahaya masuk dengan sudut sedemikian sehingga sudut masuk dalam lebih kecil dari sudut kritis c, maka cahaya akan merambat keujung jauh. Bila > c maka cahaya yang masuk fiber dibiaskan keluar dan hilang. Nilai maksimum kritis untuk sudut masuk luar q 0 adalah : Teorema Pythagoras yang menghubungkan cos c dengan sin c : Cos φ c = n 2 1 n - n 1 2 2 Nilai maksimum dari sudut luar, untuk mana cahaya akan merambat didalam serat : θ 0( maks) = Sin Sudut ini dinamakan sudut penerimaan atau setengah sudut kerucut penerimaan. -1 n 2 1 n - n 0 2 2

ISSUED - 4/17/2004 17 Dengan memutar sudut penerimaan didapat kerucut penerimaan. Kerucut penerimaan yang diperoleh dengan memutar sudut penerimaan terhadap sumbu serat Setiap cahaya yang diarahkan ke ujung serat di dalam kerucut akan diterima dan diteruskan ke ujung jauh.

ISSUED - 4/17/2004 18 Kerucut penerimaan disebut sebagai celah numerik (Numerical Aperture = NA) NA = Sin θ = c(maks) n 2 1 - n n 0 2 2 Jika n 0 = 1, maka : NA = Sin θ = c (maks) n 2 1 - n 2 2

ISSUED - 4/17/2004 19 Dibiaskan Arc Sin.NA Core [n1] Merambat lurus Clading [n2] Dipantulkan NA = n 2 1 n n 0 2 2 NA= Numerical Aparture n1 = Indeks bias core n2 = Indeks bias cladding n0 = Indeks bias pelepasan Kerucut penerimaan = arc Sin NA

ISSUED - 4/17/2004 20

ISSUED - 4/17/2004 21 JENIS SERAT OPTIK: Step index multimode Graded index multimode Step index singlemode

ISSUED - 4/17/2004 22 Mode Perambatan Cahaya : Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejumlah lintasan yang berbeda. Lintasan cahaya yang berbeda-beda ini disebut mode dari suatu serat optik. Ukuran diameter core menentukan jumlah mode yang ada dalam suatu serat optik. Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode disebut serat optik multimode. Serat optik yang hanya satu mode saja disebut serat optik single mode, serat optik single mode memiliki ukuran core yang lebih kecil.

ISSUED - 4/17/2004 23 Prinsip perambatan cahaya dalam serat optik 3 coating cladding 2 1 core 1 2 3 Sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa mengalami refleksi/refraksi Sinar mengalami refleksi total karena memiliki sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis dan akan merambat sepanjang serat melalui pantulan-pantulan. Sinarakan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat karena memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis

ISSUED - 4/17/2004 24 Step Index Multimode Profil indeks bias 50 µm 125 µm n 2 n 1 Indeks bias core konstan. Ukuran core besar (50mm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis. Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar. terjadi dispersi. Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah.

ISSUED - 4/17/2004 25 Serat optik grade index multimode 50 µm 125 µm profil index bias Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core dan berangsur-angsur turun sampai ke batas core-cladding, Cahaya merambat karena difraksi yang terjadi pada core sehigga rambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat, Dispersi minimum, Harganya lebih mahal dari serat optik SI karena proses pembuatannya lebih sulit.

ISSUED - 4/17/2004 26 PROPAGASI CAHAYA MULTI MODE GRADED INDEX Masing-masing kecepatan berbeda tetapi sampainya bareng

ISSUED - 4/17/2004 27 Serat optik step index single mode 9 µm 125 µm profil indeks bias Serat optik SI monomode memiliki diameter core yang sangat kecil dibandingkan ukuran claddingnya. Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik. Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi.

ISSUED - 4/17/2004 28 Rambatan pulsa pada serat optik LIGHT SOURCE CLADDING OUTPUT PULSE INPUT PULSE (LASER) SINGLE MODE Serat Optik jenis Single Mode CORE

ISSUED - 4/17/2004 29 STRUKTUR SERAT OPTIK TUJUAN : Siswa dapat memahami : Konstruksi Serat Optik. Macam-macam Serat Optik.

Susunan Serat Optik core cladding coating Struktur Dasar Serat Optik Core (Inti) Cladding (lapisan) Coating (jaket) Gambar 1: Struktur Dasar Serat Optik Core (inti) : berfungsi untuk menentukan cahaya merambat dari satu ujung ke ujung lainnya. Cladding (lapisan) : berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Coating (jaket) : berfungsi sebagai pelindung mekanis sebagai pengkodean warna. Indek bias (n) Core selalu lebih besar daripada indek bias Cladding (Nc > Nd) ISSUED - 4/17/2004 30

ISSUED - 4/17/2004 31 KETERANGAN : Core Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas sangat tinggi Merupakan bagian utama dari serat optik karena perambatan cahaya sebenarnya terjadi pada bagian ini. Memiliki diameter 10 mm ~ 50 mm. ukuran core sangat mempengaruhi karakteristik serat optik. Cladding Terbuat dari bahan gelas dengan indeks bias lebih kecil dari core Merupakan selubung dari core Hubungan indeks bias antara core dan cladding akan mempengaruhi perambatan cahaya pada core (mempengaruhi besarnya sudut kritis). Coating Terbuat dari bahan plastik. Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.

ISSUED - 4/17/2004 32 Macam Serat Optik menurut susunannya : a. Single core b. Ribbon core cladding coating Single Core Ribbon

ISSUED - 4/17/2004 33 Keuntungan Serat Optik : Band width lebar. Informasi yang dikirim dalam satu saat lebih banyak. Redaman kecil. Jarak jangkau pengiriman tanpa repeater lebih jauh. Kebal terhadap induksi. Tidak terpengaruh oleh kilat, transmisi radio. Keamanan rahasia informasi lebih baik. Penyadapan informasi dengan induksi atau hubungan sederhana tidak dapat dilakukan. Aman dari bahaya listrik. Tidak ada bahaya sengatan listrik, kebocoran ke tanah / ground atau hubung singkat. Penambahan kanal / kapasitas terpasan lebih mudah Tidak ada cakap silang (Crosstalk). Tidak berkarat. Lebih ekonomis. Tahan temperatur tinggi. Konsumsi daya rendah.

ISSUED - 4/17/2004 34 Kerugian Serat Optik : Tidak menyalurkan energi listrik, sehingga diperlukan catuan listrik dari luar untuk mencatu sistem repeater, transmistter & receiver. Perangkat sambung relatif lebih sulit, karena terbuat dari gelas silica, memerlukan penanganan yang lebih hati-hati. Perangkat terminasi lebih mahal. Perbaikan lebih sulit

ISSUED - 4/17/2004 35 JENIS, KODE WARNA DAN PENANDAAN KABEL OPTIK TUJUAN : Siswa dapat memahami : Jenis Kabel Optik Spesifikasi Kabel optik Kode warna Serat

ISSUED - 4/17/2004 36 KABEL SERAT OPTIK Berbeda dengan kabel metalik, kabel serat optik ukurannya kecil, + 3 cm, dan lebih ringan sehingga instalasi kabel serat optik dapat dilakukan melalui beberapa span secara sekaligus. Panjang kabel serat optik dalam satu haspel biasanya mencapai 2 s/d 4 km. Pada saat ini, untuk mengatasi keterbatasan kapasitas kabel tembaga, maka pembangunan junction menggunakan kabel serat optik jenis single mode. Ada dua jenis kabel optik, yaitu : 1. PIPA LONGGAR (Loose Tube). Serat optik ditempatkan di dalam pipa longgar (loose tube) yang terbuat dari bahan PBTP (Polybutylene Terepthalete) dan berisi jelly. Saat ini sebuah kabel optik maksimum mempunyai kapasitas 8 loose tube, di mana setiap loose tube berisi 12 serat optik. 2. ALUR (Slot) Serat optik ditempatkan pada alur (slot) di dalam silinder yang terbuat dari bahan PE (Polyethyiene). Pada saat di Jepang telah dibuat kabel jenis slot dengan kapasitas 1.000 serat dan 3.000 serat.

ISSUED - 4/17/2004 37 Diameter dan berat kabel optik jenis slot ( di Jepang) : Cable type Diameter (mm) Weight (kg) 400-fiber cable 24 (25) 0.57 (0.65) 600-fiber cable 24 (25) 0.57 (0.65) 800-fiber cable 30 (31) 0.85 (1.02) 1.000-fiber cable 30 (31) 0.85 (1.02)

ISSUED - 4/17/2004 38 Penampang Kabel Optik Jenis Loose Tube

ISSUED - 4/17/2004 39 Penampang Kabel Optik Jenis Slot

ISSUED - 4/17/2004 40 KONSTRUKSI KABEL OPTIK Sesuai dengan konstruksinya kabel optik terdiri dari : a. Kabel duct b. Kabel tanah c. Kabel atas tanah d. Kabel rumah

ISSUED - 4/17/2004 41 Konstruksi Dasar Kabel Optik Duct

ISSUED - 4/17/2004 42 Konstruksi Dasar Kabel Optik Bawah Tanah

Konstruksi dasar Kabel Optik Atas ISSUED - 4/17/2004 43

ISSUED - 4/17/2004 44 SINGLE FIBRE DESIGN Konstruksi Dasar Kabel Rumah (2 s/d 6 fiber)

ISSUED - 4/17/2004 45 Konstruksi Dasar Kabel Rumah (8 s/d 12 fiber)

ISSUED - 4/17/2004 46 Fungsi dan bagian-bagian kabel optik jenis loose tube : a. Loose tube, berbentuk tabung longgar yang terbuat dari bahan PBTP (Polybuty leneterepthalete) yang berisi thixotropic gel dan serat optik ditempatkan didalamnya. Konstruksi loose tube yang berbentuk longgar tersebut mempunyai tujuan agar serat optik dapat bebas bergerak, tidak langsung mengalami tekanan atau gesekan yang dapat merusak serat pada saat instalasi kabel optik. Thixotropic gel adalah bahan semacam jelly yang berfungsi melindungi serat dari pengaruh mekanis dan juga untuk menahan air. Sebuah loose tube dapat bersisi 2 sampai dengan 12 serat optik. Sebuah kabel optik dapat bersisi 6 sampai dengan 8 loose tube. b. HDPE Sheath atau High Density Polyethylene Sheath yaitu bahan sejenis polyethylene keras yang digunakan sebagai kulit kabel optik berfungsi sebagai bantalan untuk melindungi serat optik dari pengaruh mekanis pada saat instalasi.

ISSUED - 4/17/2004 47 c. Alumunium tape atau lapisan alumunium ditempatkan diantara kulit kabel dan water blocking berfungsi sebagai konduktivitas elektris dan melindungi kabel dari pengaruh mekanis. d. Flooding gel adalah bahan campuran petroleum, synthetic dan silicon yang mempunyai sifat anti air. Flooding gel merupakan bahan pengisi yang digunakan pada kabel optik agar kabel menjadi padat. e. PE Sheath adalah bahan polyethylene yang menutupi bagian central strength member. f. Central strength member adalah bagian penguat yang terletak ditengahtengah kabel optik. f Central Strength Member dapat merupakan: pilinan kawat baja, atau Solid Steel Core atau Glass Reinforced Plastic. Central Strength member mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi yang diperlukan pada saat instalasi. g. Peripheral Strain Elements terbuat dari bahan polyramid yang merupakan elemen pelengkap optik yang diperlukan untuk menambah kekuatan kabel optik. Polyramid mempunyai kekuatan tarik tinggi.

ISSUED - 4/17/2004 48 Fungsi dan bagian-bagian kabel optik jenis slot: a. Kulit kabel, terbuat dari bahan sejenis polyethylene keras, berfungsi sebagai bantalan untuk melindungi serat optik dari pengaruh mekanis saat instalasi. b. Aluran (slot) terbuat dari bahan polyethylene berfungsi untuk menempatkan sejumlah serat. Untuk kabel optik jenis slot dengan kapasitas 1000 serat, diperlukan 13 aluran (slot) dan 1slot berisi 10 fiber ribbons. 1 fiber ribon berisi 8 serat. c. Central strength member adalah bagianpenguat yang terletak ditengahtengah kabel optik. Central strength member terbuat dari pilinan kawat baja yang mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi yang diperlukan pada saat instalasi.

ISSUED - 4/17/2004 49 SPESIFIKASI KABEL OPTIK Karakteristik Mekanis : 1. Fibre Bending (tekukan Serat) Tekukan serat yang berlebihan (terlalu kecil) dapat mengakibatkan bertambahnya optical loss. 2. Cable Bending (tekukan Kabel) Tekukan kabel pada saat instalasi harus di jaga agar tidak terlalu kecil, karena hal ini dapat memerusak serat sehingga menambah optical loss. 3. Tensile Strength Tensile strength yang berlebihan dapat merusakan kabel atau serat. 4. Crush Crush atau tekanan yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah, sehingga dapat menaikkan optical loss 5. Impact Impact adalah beban dengan berat tertentu yang dijatuhkan dan mengenai kabel optik. Berat beban yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah, sehingga dapat menaikkan optical loss. 6. Cable Torsion Torsi yang diberian kepada kabel dapat merusak selubung kabel dan serat

ISSUED - 4/17/2004 50 Spesifikasi kabel optik. Jumlah Jumlah serat Diameter luar/dalam Diameter luar Jumlah serat loose tube per loose tube Loose tube kabel (mm) (mm) 6 2 2.2 x 1.4 13 4-12 6 4 2.2 x 1.4 13 4-24 6 6 2.5 x 1.5 13.5 6-36 6 12 3.5 x 2.5 16 12-72 8 4 2.2 x 1.4 15 24 8 6 2.5 x 1.5 16 24-48 8 12 3.5 x 2.5 17.5 24-96

ISSUED - 4/17/2004 51 Jumlah fiber pada 6 Loose tube Loose tubes Number 1 2 3 4 5 6 Fiber count (Biru) (Oranye ) (Hijau) (Coklat) (Abu-abu) (Putih) 4 2 Filler Quad/Filler 2 Filler Quad/Filler 4 4 Filler Filler Filler Filler Quad/Filler 6 2 2 Quad/Filler 2 Filler Quad/Filler 6 6 Filler Quad/Filler Filler Filler Quad/Filler 8 2 2 Quad/Filler 2 2 Quad/Filler 8 4 Filler Quad/Filler 4 Filler Quad/Filler 10 2 2 2 2 2 Quad/Filler 12 2 2 2 2 2 2 12 4 4 Quad/Filler Filler 4 Quad/Filler 12 6 Filler Quad/Filler 6 Filler Quad/Filler 16 4 4 Quad/Filler 4 4 Quad/Filler 18 6 6 Quad/Filler Filler 6 Quad/Filler 24 4 4 4 4 4 4 24 6 6 Quad/Filler 6 6 Quad/Filler 24 12 Filler Quad/Filler 12 Filler Quad/Filler 36 6 6 6 6 6 6 36 12 12 Quad/Filler Filler 12 Quad/Filler 48 12 12 Quad/Filler 12 12 Quad/Filler 60 12 12 12 12 12 Quad/Filler 72 12 12 12 12 12 12

ISSUED - 4/17/2004 52 Jumlah fiber pada 8 loose tube Loose tubes Number 1 2 3 4 5 6 7 8 Fiber Count (Biru) (Oranye) (Hijau) (Coklat) (Abu-abu) (Putih) (Merah) (Hitam) 24 4 4 4 Quad/Filler 4 4 4 Quad/Filler 24 6 Filler 6 Quad/Filler 6 Filler 6 Quad/Filler 24 12 Filler Filler Quad/Filler 12 Filler Filler Quad/Filler 36 6 6 6 Quad/Filler 6 6 6 Quad/Filler 36 12 12 Filler Quad/Filler 12 Filler 12 Quad/Filler 48 6 6 6 6 6 6 6 6 48 12 Filler 12 Quad/Filler 12 Filler 12 Quad/Filler 60 12 12 Filler Quad/Filler 12 12 12 Quad/Filler 72 12 12 12 Quad/Filler 12 12 12 Quad/Filler 84 12 12 12 12 12 12 12 Quad/Filler 96 12 12 12 12 12 12 12 12

ISSUED - 4/17/2004 53 Copper Conductor Placement of copper quads Six loose tubes design Position One quad 6 Two quad 3 and 6 Eight loose tubes design Position One quad 8 Two quad 4 and 8

ISSUED - 4/17/2004 54 Kode warna serat 1 2 3 4 5 6 Biru Oranye Hijau Coklat Abu-abu Putih 7 8 9 10 11 12 Merah Hitam Kuning Ungu Pink Turquoise

ISSUED - 4/17/2004 55 Kode warna tabung No. Tabung Warna 1 Biru 2 Oranye 3 Hijau 4 Coklat 5 Abu-abu 6 Putih 7 Merah 8 Hitam

ISSUED - 4/17/2004 56 Diketahui Kabel Optik mempunyai 8 tabung, tiap-tiap tabung berisi 12 serat. Tentukan warna tabung dan serat untuk serat nomor : 12, 21, 32, 43, 54, 65, 76, 80 No. Serat Warna tabung Warna serat 12 21 32 43 54 65 76 80

ISSUED - 4/17/2004 57 Tanda Pengenal Kabel Optik Kabel Optik harus diberi tanda pengenal yang tidak mudah hilang yang tertera pada kulit kabel di sepanjang kabel. Adapun tanda pengenal tersebut meliputi : - Nama pabrik pembuat - Tahun pembuatan * Tipe serat optik : - SM = Single Mode - GI = Graded Indeks - SI = Step Index * Pemakaian kabel optik : - D = Duct - A = Aerial - B = Buried - S = Submarine - I = Indoor

ISSUED - 4/17/2004 58 * Jenis kabel optik : - LT = Loose tube - SC = Slotted core - TB = Tight Buffered * Struktur penguat : - SS = Solid Steel Core - WS = Standred Wire Steel - GRP = Glass Reinforced Plastik Panjang tanda pengenal kabel termasuk nama pabrik dan tahun pembuatan adalah satu meter. Contoh: SM-D-LT SS 6-3X2 2Q Length mark Length mark

ISSUED - 4/17/2004 59 SMD-LT SS6-3T 2Q, adalah tanda pengenal kabel optik single mode untuk pemakaian duct dengan jenis loose tube, struktur penguatnya Solid State Core, jumlah serat adalah 6 dengan 3 buah loose tube dan juga mempunyai 2 quad kabel tembaga * The fibre strain at the rated tensile strength must not exceed 50% of its proof stress strain

ISSUED - 4/17/2004 60 Cable Mechanical Characteristics No. Property Value Unit Six loose tubes cable design 1 Tensile strength* N 2.2 mm OD min. 2300 2.5 mm OD min. 2700 3.5 mm OD min. 2700 2 Crush resistance 4.5 KN/100 mm 3 Exitension 0.5 % 4 Max. weight 420 Kg/km Eight loose tubes cable design 1 Tensile strength* N 2.2 mm OD min. 2300 2.5 mm OD min. 2700 3.5 mm OD min. 2700 2 Crush resistance 4.5 KN/100 mm 3 Exitension 0.5 % 4 Max. weight 480 Kg/km

ISSUED - 4/17/2004 61 Typical Mechanical Test Requirement No. Property Test parameter Max. Turn Diameter Load Duration Attenuation 1 Cable Bending 20 20 x OD - 40 seconds 0.1 db/km 2 Tensile Strength a. Six Loose Tube - 2.2 mm OD 2500 N 2.5 mm OD 2900 N 3.5 mm OD 2900 N 10 Minutes 0.1 db/km b. Eigth Loose Tube - 2.2 mm OD 2900 N 2.5 mm OD 3100 N 3.5 mm OD 3100 N 3 Torsion 10 - - 10 minutes 0.1 db/km 4 Crush - - 4500 N when crushed between - 0.1 db/km at 1550 nm two flat platens of 100 mm long. 5 Impact - - 3 kg dropped from a height of 1 m - 0.1 db/km Note : The cable shall also be able to withstand a long term residual tension of 1000 N and the fibre strain shall be close to 0.0%.

ISSUED - 4/17/2004 62 Fibre Bending Number Characteristic Value 1 Additional loss < 0.1 2 Radius 30 mm 3 Number of turn 100

ISSUED - 4/17/2004 63 KARAKTERISTIK SERAT OPTIK a. 1310 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics Rec. ITU-T G.652 Table I.A Typical Fibre Construction Number Characteristic Value 1 Fibre type Single mode Mode Field diameter 9.3 ± 0.5 µm 2 (1310 nm) 3 Mode field concentricity error Not exceed 1 µm 4 Cladding diameter 125 ± 2 µm 5 Cladding non circularity < 2%

ISSUED - 4/17/2004 64 Table II.A Typical Optical Fibre Cable Characteristics Number Characteristic Value 1 Maximum Attenuation at 1310 nm 0.4 db/km 2 Maximum Attenuation at 1550 nm 0.3 db/km* 3 Maximum chromatic dispersion at 1310 nm 3.5 ps/ (nm.km) 4 Maximum chromatic dispersion at 1550 nm 20 ps/ (nm.km) 5 Min. Bending radius at full tensile strength 20 x cable OD 6 Maximum cut-off wavelength at 1310 nm (λ cc ) 1270 nm 7 Zero Dispersion Wavelength (λ 0 ) 1300-1324 nm 8 Slope at Zero Dispersion Wavelength (S 0 ) 0.093 ps/ (nm² km) Note (*): For some applications, the maximum attenuation at 1550 nm region could be as small as 0.25 db/km.

b. Dispersion Shifted Fibre and Cable Characteristics Table I.B Typical Fibre Construction Number Characteristic Value 1 Fibre type Single mode 2 Mode Field diameter 7.0-8.3 ± 0.5 µm (1550 nm) 3 Mode field concentricity error Not exceed 1 µm 4 Cladding diameter 125 ± 2 µm 5 Cladding non circularity < 2% Table II.B Typical Optical Fibre Cable Characteristics Number Characteristic Value 1 Maximum Attenuation at 1310 nm 0.4 db/km 2 Maximum Attenuation at 1550 nm 0.25 db/km* 3 Maximum chromatic dispersion at 1550 nm 3.5 ps/ (nm.km) 4 Min. Bending radius at full tensile strength 20 x cable OD 5 Zero Dispersion Wavelength (λ 0 ) 1550 ± 15 nm 6 Slope at Zero Dispersion Wavelength (S 0 ) 0.085 ps/ (nm² km) ISSUED - 4/17/2004 65

ISSUED - 4/17/2004 66 c. 1550 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics Table I.C Typical Fibre Construction Number Characteristic Value 1 Fibre type Single mode Mode Field diameter 9.3 ± 0.5 µm 2 (1310 nm) 3 Mode field concentricity error Not exceed 1 µm 4 Cladding diameter 125 ± 2 µm 5 Cladding non circularity < 2%

ISSUED - 4/17/2004 67 Table II.C Typical Optical Fibre Cable Characteristics Number Characteristic Value 1 Maximum Attenuation at 1310 nm 0.4 db/km 2 Maximum Attenuation at 1550 nm 0.2 db/km* 3 Maximum chromatic dispersion at 1310 nm 3.5 ps/ (nm.km) 4 Maximum chromatic dispersion at 1550 nm 20 ps/ (nm.km) 5 Min. Bending radius at full tensile strength 20 x cable OD 6 Maximum cut-off wavelength at 1550 nm 1530 nm region (λ cc ) 7 Maximum Dispersion-slope at 1550 nm 0.06 ps/(nm²km)

ISSUED - 4/17/2004 68 Karakteristik Kabel Optik Multimode No. Karakteristik Nilai 1 Redaman maksimum pada 850 nm 4 db/km 2 Redaman maksimum pada 1310 nm 2 db/km 3 Modal distorsion bandwidth (pada kemiringan -3 db optik) pada 850 nm > 200 MHz.km 4 Modal distorsion bandwidth (pada kemiringan -3 db optik) pada 1310 nm > 200 MHz.km 5 Dispersi chromatic pada 850 nm 120 ps/(nm.km) 6 Dispersi chromatic pada 1310 nm 6 ps/(nm.km)

ISSUED - 4/17/2004 69 Persyaratan yang dibutuhkan oleh serat optik adalah : a. Tidak putus saat gaya rentang (tensile force) bekerja pada serat optik. b. Tidak mengalami perubahan kulaitas perambatan cahaya akibat tekanan darisamping seperti misalnya microbending. c. Serat optik ditempatkan secara khusus didalam kabel optik. d. Pada sambungan serat optik harus diberi penguat.

ISSUED - 4/17/2004 70 RUGI RUGI SERAT OPTIK Secara garis besar rugi-rugi yang terjadi diakibatkan oleh : Faktor intrinsik (dari serat itu sendiri). Terjadi karena kabel optikyang diinstalasi. Rugi-rugi karena serat optik : Penghamburan (scaterring loss) Rayleigh scattering Microbending Core size variation Mode coupling Penyerapan (absorption loss) Rugi-rugi karena instalasi : Rugi-rugi penyambungan Fresnel reflection Bengkokan (macro bending)

ISSUED - 4/17/2004 71 RUGI-RUGI PENGHAMBURAN Back Scattering Loss Disebabkan karena adanya facet facet yang memantulkan dan membiaskan cahaya. Rayleigh scattering terjadi pada seluruh serat Penghamburan dapat disebabkan karena : Micro bending Variasi ukuran inti / core Mode coupling effects

ISSUED - 4/17/2004 72 Rugi-rugi karena micro bending Rugi-rugi Penghamburan Scattering by large obstructions

ISSUED - 4/17/2004 73 Rugi-rugi Penghamburan Rugi-rugi karena mode coupling Terjadi bila sudut sebuah mode yang direfleksikan berubah karena perubahan diameter inti, pada kasus ini beberapa mode menyatu (couple) Mode coupling juga terjadi pada sambungan serat (connection & splices) bila ujung fibber disatukan

ISSUED - 4/17/2004 74 Rugi-rugi karena variasi ukuran inti Rugi-rugi Penghamburan

ISSUED - 4/17/2004 75 Rugi-rugi Penghamburan Rugi-rugi penyebaran Rayleigh pada fiber-fiber silika.

ISSUED - 4/17/2004 76 RUGI-RUGI PENYERAPAN Absorbtion Loss Terutama disebabkan karena adanya molekul-molekul air dalam inti gelas. OH -

ISSUED - 4/17/2004 77 RUGI-RUGI KARENA INSTALASI Rugi-rugi penyambungan. Penyambungan dengan : Busur api Mekanis Konektor

ISSUED - 4/17/2004 78 Rugi-rugi karena instalasi Rugi-rugi karena macro bending Rambatan sinar dalam sebuah fiber yang dibengkokkan

ISSUED - 4/17/2004 79 Rugi-rugi Penghamburan Rugi-rugi karena variasi ukuran inti dalam serat Radiation loss caused by diameter changes

ISSUED - 4/17/2004 80 Rugi-rugi Penghamburan Rugi-rugi karena micro bending

ISSUED - 4/17/2004 81 Rugi-rugi Optik Coupling loss with emitting element Rayleigh scattering Pressure from the side (Lateral pressure) Splicing loss Daya kirim Daya tr Fresnel reflection Absorbtion loss Scattering due to structure disuniformity Micro bending loss Fresnel reflection Coupling loss with receiving element Radiation loss due to bends

ISSUED - 4/17/2004 82 PANTULAN FRESNEL Terjadi bila cahaya melewati antara dua buah material dengan indeks bias yang berbeda. Cahaya yang jatuh tegak lurus pada sebuah permukaan tidak dapat seluruhnya, melampaui permukaan tersebut, sebagian cahaya akan direfleksikan.

ISSUED - 4/17/2004 83 Karakteristik Redaman Optik Mewakili Serat Optik Silika 100 50 (0.94 um) (1.24 um) 1977 (1.38 um) Optical loss (db/km) 5 1 Rayleigh scattering loss Absorbtion due to OH ion 1984 1978 1979 Infrared absorption 0.5 1st window Ultraviolet absorption loss 2nd window 3rd window 0.1 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 Light wavelength (um)

ISSUED - 4/17/2004 84 DISPERSI Dispersi dapat didefinisikan sebagai lebar pulsa cahaya output yang dihasilkan oleh sebuah pulsa input ideal dengan lebar mendekati nol. Dalam praktis: pulsa input = tp1 pulsa output = tp2 Dispersi = Dt, didefinisikan sebagai : Dt = [tp 22 - tp 12 ] ½ Dispersi diukur dalam waktu : nano detik (10-9 ), atau pico detik (10-12 )

ISSUED - 4/17/2004 85 Pulsa cahaya yang dilirim diinginkan diterima dalam keadaan utuh. Dispersi A Fiber Optik A T Bila loss terlalu besar sehingga A kecil dan tidak dapat dideteksi, perlu pengulang (repeater) T Transmitter Repeater Receiver Pulsa-pulsa yang melebar dapat menyatu dengan pulsa yang terdahulu dan berikutnya. Pulsa-pulsa dapat dipisahkan dengan menjauhkan satu dari yang lain pada pemancar, mengurangi laju bit maksimum Pada laju bit yang tinggi, panjang maksimum yang semula dibatasi oleh pengaruh dispersi.

ISSUED - 4/17/2004 86 Pulsa cahaya yang dilirim ke dalam serat optik akan mengalami pelebaran. Dispersi

ISSUED - 4/17/2004 87 DISPERSI ANTAR MODE (Intermodel Dispersion) Dispersi Terjadi karena banyaknya mode dalam sebuah serat Waktu tempuh masingmasing mode berbeda Pulsa yang diterima adalah penjumlahan dari pulsa-pulsa mode, dimana masing-masing diperlambat dengan waktu yang berbeda. Keterlambatan total yang terpendek adalah yang merambat lurus. Dispersi ini sangat berpengaruh pada serat multi mode.

ISSUED - 4/17/2004 88 DISPERSI BAHAN (chromatic Dispersion) Dispersi Disebabkan karena cahaya yang masuk kedalam serat terdiri dari beberapa panjang gelombang. Dispersi ini berhubungan lebar spektrum panjang gelombang Dispersi ini umumnya diberikan dalam bentuk : ps/km.nm Pada serat optik single mode, dispersi ini yang berpengaruh.

ISSUED - 4/17/2004 89 FUNGSI ELEMEN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

ISSUED - 4/17/2004 90 Pada komunikasi serat optik sinyal yang digunakan dalam bentuk sinyal digital, sedangkan penyaluran sinyal melalui serat optik dalam bentuk pulsa cahaya. Pulsa cahaya didapat dari memodulasi sinyal informasi dalam bentuk digital dalam suatu komponen Sumber Optik, proses ini terjadi pada arah kirim. Sedangkan pada arah terima melalui Detektor Optik, pulsa cahaya diubah kembali dalam bentuk sinyal digital.

ISSUED - 4/17/2004 91 Transmisi Fungsinya untuk menyalurkan informasi (suara, gambar, data) antar titik yang terdapat pada jaringan telekomunikasi. Transmisi Transmisi Terminal Terminal Sentral Sentral

ISSUED - 4/17/2004 92 Sistem Transmisi Menurut jenisnya : Fisik (kabel, optik) Non Fisik Menurut aplikasinya : Jaringan akses Junction (MEA) Trunk

ISSUED - 4/17/2004 93 KOMPOSISI DASAR SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK. light source repeater detector.. E/O optical fiber o/e e/o optical fiber O/E. TV TV Konversi sinyal electric optic Media transmisi sinyal optik Konversi sinyal optic elec optic Media transmisi sinyal optik Konversi sinyal optic electric Type : L E D LASER Type : Multimode Singlemode Type : Multimode Singlemode Type : P I N A P D LED : Light Emitting Diode LASER : Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation PIN : Positive Intrinsic Negative APD : Avalanche Photo Diode

ISSUED - 4/17/2004 94 SUMBER OPTIK * Sumber optik pada sistim transmisi serat optik berfungsi sebagai pengubah besaran sinyal listrik / elektris menjadi sinyal cahaya (E/O converter). * Tedapat dua jenis sumber optik yaitu LEDdan diode laser. Pemilihan dari sumber cahaya yang akan digunakan bergantung pada bit rate data yang akan ditransmisikan dan pertimbangan ekonomi (harga dari sumber optik).

ISSUED - 4/17/2004 95 LED (Light Emitting Diode) * LED merupakan diode semikonduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme emisi spontan. * Terdapat dua jenis LED yaitu Surface Emitting LED dan Edge Emitting LED, edge emitting led memiliki efisiensi coupling ke serat yang lebih tinggi. * LED mengubah besaran arus menjadi besaran intensitas cahaya dan karakteristik arus/daya pancar optik memiliki fungsi yang linear. * Cahaya yang dipancarkan LED bersifat tidak koheren yang akan menyebabkan dispersi chromatic sehingga LED hanya cocok untuk transmisi data dengan bit rate rendah sampai sedang. * Daya keluaran optik LED adalah -33 dbm s/d -10 dbm. * LED memiliki lebar spektral (spectral width) 30-50 nm pada panjang gelombang 850 nm dan 50-150 nm pada panjang gelombang 1300 nm.

ISSUED - 4/17/2004 96 Pola Pancaran Daya LED

ISSUED - 4/17/2004 97 Proses Modulasi pada LED * Modulasi yang diterapkan pada LED adalah modulasi intensitas. * Pulsa-pulsa listrik (diwakili dengan kondisi ada arus/tidak ada arus) secara langsung diubah menjadi pulsa-pulsa optik/ cahaya (diwakili dengan ada/ tidaknya pancaran cahaya).

ISSUED - 4/17/2004 98 Diode LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) * Diode laser merupakan diode semikonduktor yang memancarkan cahaya karena mekanisme pancaran/ emisi terstimulasi (stimulated emmision). * Cahaya yang dipancarkan oleh diode laser bersifat koheren. * Diode laser memiliki lebar spektral yang lebih sempit (s/d 1 nm) jika dibandingkan dengan LED sehingga dispersi chromatic dapat ditekan. * Diode laser diterapkan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi. * Daya keluaran optik dari diode laser adalah -12 s/d + 3 dbm. * Karakteristik arus kemudi daya optik diode laser tidak linear. * Kinerja (keluaran daya optik, panjang gelombang, umur) dari diode laser sangat dipengaruhi oleh temperatur operasi.

ISSUED - 4/17/2004 99 Karakteristik I/P0 dan Spektral LED

ISSUED - 4/17/2004 100 Karakteristik Diode Laser Narrow band laser = 0,25 nm Narrow laser = 4 nm Karakteristik I/Po Karakteristik Spektral

ISSUED - 4/17/2004 101 Pola Pancaran Daya Diode Laser

ISSUED - 4/17/2004 102 Proses Modulasi Diode Laser * Pada umumnya modulasiyang diterapkan diode laser adalah modulasi intensitas. * Karena diode laser memiliki karakteristik I-Po yang tidak linear maka perlu ditambahkan arus pra-tegangan searah (DC) agar diode bekerja pada daerah linear (daerah operasi laser).

ISSUED - 4/17/2004 103 Detektor Optik / Photodetector * Photodetector berfungsi mengubah variasi intensitas optik/ cahaya menjadi variasi arus listrik. * Karena perangkat ini berada di ujung depan dari penerima optik maka photodetector harus memiliki kinerja yang tinggi. * Persyaratan kinerja yang harus dipenuhi oleh photo diode meliputi : - Memiliki sensitivitas tinggi, - Memiliki lebar-bidang atau kecepatan response/ tanggapan yang cukup untuk mengakomodasi bit rate data yang diterima, - Hanya memberikan noise tambahan minimum - Tidak peka terhadap perubahan suhu.

ISSUED - 4/17/2004 104 * Pada sistim transmisi serat optik digunakan dua jenis photodetector yaitu : - Diode PIN/ FET (Positive Intrinsic Negative/ Field Effect Transistor) - APD (Avalanche Photo-Diode). * Photodiode dioperasikan pada prategangan balik. * Cahaya yang diterima akan diubah menjadi arus listrik, pada tahanan RL arus tersebut diubah menjadi besaran tegangan. * Perbandingan arus yang dihasilkan photodetector terhadap daya optical yang diterima disebut Sensitivitas optik dan dinyatakan dalam satuan A/W. * Sensitivitas suatu photodetector sangat bergantung pada panjang gelombang operasi dan bahan photodetector.

ISSUED - 4/17/2004 105 Rangkaian Photo Dioda

ISSUED - 4/17/2004 106 Karakteristik Spektral Photodetector Panjang gelombang cut off Bahan Photodetector

ISSUED - 4/17/2004 107 Training Center Training Center SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK Karakteristik Photo Dioda