DAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Perkembangan teknologi, terutama dalam bidang komunikasi saat ini mengalami perkembangan yang sangat pesat. Kebutuhan komunikasi dan bertukar informasi antar satu dengan yang lain tanpa mempedulikan seberapa jauh jarak diantara mereka. Untuk mengirim informasi tersebut dibutuhkan komponen utama dan komponen pendukung yang memadai. Komponen utama meliputi pesawat pengirim sinyal-sinyal informasi dan pesawat penerima yang berfungsi untuk mengkonversikan sinyal ke dalam bentuk informasi sehingga dapat diindra oleh manusia. Komponen pendukung meliputi medium pengantar yang berperan untuk membawa sinyal-sinyal informasi dari pesawat pengirim sampai pada pesawat penerima. Selain untuk media komunikasi fiber optik juga mulai dikembangkan dalam bidang sensor, yang banyak digunakan dalam instansi sampai perumahan. Fiber optik atau sering disebut dengan serat optik banyak digunakan dalam bidang telekomunikasi sebagai medium transmisi data/sinyal menggunakan prinsip-prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya. Struktur fiber optik dari dalam tersusun atas core yang memiliki lapisan pembungkus di luarnya berupa selongsong (cladding), dan dilapisi jaket pelindung (coating) pada bagian luarnya, yang berupa lapisan plastik untuk pelindung mekanis (Crisp, John dan Barry Elliott, 2008: 5). Umumnya core dan cladding terbuat dari bahan yang sama yang diberi zat pengotor (doping) untuk membuat indeks bias core lebih besar daripada indeks bias cladding. 1
Hal ini dilakukan agar terjadi pemantulan internal sempurna di dalam fiber optik. Polymer optical fiber (POF) merupakan fiber optik berbahan plastik polimer, dimana lapisan teras (core) dibuat dari polymethyl methacrylate (PMMA), sedangkan lapisan coating dibuat dari perfluropolimer. PPMA dikembangkan mulai tahun 1960-an. Karena pelemahan dari PPMA yang tinggi maka pengembangan fiber optik ini sempat berhenti, namun sejak tahun 1990-an teknologi POF ini kembali diminati, setelah ditemukan bahan polimer terfluorinasi dengan atenuasi rendah. Tingkat atenuasi POF juga sudah dapat direduksi secara signifikan, yaitu di bawah 30 db/km (Ahmad Mulia Rambe, 2003: 4). Jaket pelindung adalah pelindung lapisan core dan cladding. Fiber optik diberi jaket pelindung untuk menghindari terjadinya kerusakan yang disebabkan oleh pengaruh luar baik pada saat penggunaan atau akibat pengaruh lain; bagian jaket pelindung ini tidak terlibat dalam memandu cahaya. Dengan tingkat atenuasi di bawah 30 db/km, fiber optik plastik juga dapat digunakan untuk media komunikasi di rumah. Selain dapat digunakan untuk komunikasi jarak pendek, fiber optik juga lebih murah. POF kurang banyak digunakan sebagai media transmisi jarak jauh karena memiliki atenuasi yang besar. POF banyak digunakan sebagai sensor karena bentuknya yang mudah diubah-ubah dan mudah diberi perlakuan, sedangkan fibir optik kaca terlalu rapuh dan ukurannya yang kecil sehingga sulit untuk diberi perlakuan (David, 2012: 5). Sensor fiber optik adalah jenis sensor optik yang menggunakan fiber optik dalam mekanisme penginderaan atau pendeteksian, baik sebagai komponen aktif sensor maupun sekedar 2
sebagai pemandu gelombang saja. Sistem sensor fiber optik dilengkapi paling tidak tiga komponen utama, yaitu komponen optoelektronik, link optik dan probe. Komponen optoelektronika meliputi sumber cahaya, detektor optik dan pengolah sinyal. Link berfungsi memandu cahaya ke atau dari bagian penginderaan. Sedangkan probe adalah bagian sensing atau transducing (Akhirudin Maddu, 2007: 38-39). Sensor fiber optik juga banyak dikembangkan pada bidang pemantauan besaran kimia, fisika dan biologi. Pada besaran kimia meliputi sensor gas atau uap kimia, seperti sensor uap metanol, sensor gas hidrokarbon, sensor gas oksigen bahkan sensor ph. Pada besaran fisika meliputi sensor suhu, sensor tekanan, strain, perpindahan, percepatan dan arus listrik. Bidang biologi meliputi untuk mendeteksi jenis dan populasi bakteri atau mikroorganisme lainnya. Sensor ketinggian yang saat ini banyak berkembang di pasaran adalah memanfaatkan gelombang ultrasonik sampai gelombang radio yang digunakan sebagai sensor. Sensor yang memanfaatkan gelombang ultrasonik memerlukan tambahan alat lainnya seperti mikrokontroler ATMega 8535 dan membutuhkan instruksi-instruksi yang harus dimasukkan ke dalam mikrokontroler ATMega 8535 agar sensor dapat berkerja secara maksimal. Jika dibandingkan dengan sensor yang memanfaatkan fiber optik sebagai sensor ketinggian, sensor ketinggian yang menggunakan mikrokontroler lebih rumit dan membutuhkan biaya yang cukup besar dibandingkan sensor yang menggunakan fiber optik. Dengan dikembangkannya sensor ketinggian berbasis fiber optik harga yang dikeluarkan lebih kecil sehingga dapat menekan biaya pengeluaran. 3
Sensor fiber optik banyak diaplikasikan dan diteliti oleh para peneliti diantaranya sensor POF digunakan untuk mengukur ketinggian bensin (David, 2012: 1), sensor POF digunakan untuk mendeteksi keretakan beton (Chetie Rinda Ayuni, 2012: 1), pemanfaatan prinsip kerja bending loss dari POF yang digunakan untuk mengetahui karakterisasi sensor POF terhadap temperatur (Nur Fitriyani, 2013: 1). Sensor fiber optik didasarkan pada mekanisme modulasi gelombang cahaya dari suatu sumber seperti LED, diode laser, atau yang lainnya. Sumber cahaya merupakan komponen aktif, fungsinya mengubah arus listrik menjadi energi optik (cahaya) sehingga dapat dikopling ke fiber optik. Sinyal-sinyal optik yang dihasilkan dari sumber akan membawa informasi sampai ke-receiver. Kuantitas optik yang dimodulasi dapat berupa intensitas atau amplitudo, panjang gelombang, fase gelombang dan polarisasi gelombang optik tersebut. Modulasi ini dapat terjadi di luar maupun di dalam fiber optik (Akhirudin Maddu, 2007: 38). POF mudah diubah-ubah dan diberi perlakuan, maka dengan memberikan perlakuan pengelupasan jaket pelindung dengan panjang tertentu, tentu akan mempengaruhi daya optik keluarannya. Dalam penelitian ini diteliti tentang pengaruh panjang fiber tanpa pelapisan, fiber dilapisi tembaga atau alumunium, terhadap keluaran daya optik, dan sensitivitas sensor ketinggian fluida berbasis fiber optik. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser Helium-Neon (laser He-Ne) dengan daya maksimum sebesar 5 mw dan panjang gelombang 632 nm yang merambat di dalam POF, sedangkan keluarannya akan diterima oleh Optical Power Meter (OPM). 4
Pada penelitian ini bagian sensing atau transducing adalah panjang pengupasan jaket pelindung, dengan mengupas jaket pelindung dan melapisi cladding dengan alumunium atau tembaga. Pelapisan alumunium atau tembaga akan mempengaruhi keluaran daya optik POF, keluaran daya optik inilah yang digunakan untuk pengembangan sensor ketinggian fluida. B. Identifikasi Masalah Dari latar belakang yang telah diuraikan di atas maka permasalahan yang dapat diselesaikan adalah sebagai berikut: 1. Belum diketahui pengaruh panjang POF tanpa pelapisan dengan ketinggian fluida yang berbeda-beda terhadap daya optik keluarannya yang diterima oleh OPM. 2. Belum diketahui perbedaan keluaran daya optik antara fiber POF dengan fiber dilapisi tembaga dan fiber dilapisi alumunium, untuk ketinggian yang berbeda-beda. C. Batasan Masalah Karena luasnya masalah yang diidentifikasi, maka penelitian ini dibatasi pada pengaruh panjang fiber POF tanpa pelapisan, fiber dilapisi tembaga dan sensing fiber dilapisi alumunium. Variasi panjang yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1,5 cm, 3 cm, dan 4 cm, dengan ketinggian fluida dari 2 cm sampai 10 cm. Sumber cahaya yang digunakan adalah laser He-Ne dengan emisi keluaran 5 mw dan panjang gelombang 632,8 nm, sedangkan alat untuk mengetahui keluaran daya optik adalah OPM 5
D. Rumusan Masalah Perumusan masalah dari penelitian ini adalah: 1. Bagaimana pengaruh panjang sensing terhadap keluaran daya optik sebagai fungsi ketinggian fluida? 2. Bagaimana pengaruh cladding yang dilapisi alumunium atau tembaga dengan cladding tanpa dilapisi terhadap keluaran daya optik? 3. Bagaimana sensitivitas dan linearitas terbaik POF? E. Tujuan Penelitian Berikut ini merupakan beberapa tujuan dari penulisan tugas akhir skripsi antara lain: 1. Mengetahui pengaruh panjang sensing terhadap ketinggian fluida 2. Mengetahui pengaruh pelapisan cladding dengan alumunium atau tembaga terhadap output POF 3. Mengetahui sensitivitas dan linearitas yang terbaik pada sensor ketinggian fluida berbasis fiber optik F. Manfaat Penelitian Dari penelitian ini manfaat yang dapat diambil adalah: 1. Dapat mengaplikasikan POF dalam bidang sensor terutama sensor ketinggian 2. Dapat memberikan informasi sensitivitas dan linearitas sensor ketinggian fluida berbasis POF. 6
3. Dapat mengetahui hubungan antara keluaran daya optik dengan ketinggian fluida. 4. Dapat dijadikan referensi untuk riset selanjutnya. 7