Prinsip Cahaya Dan Kabel Optik

5/24/2018 Prinsip Cahaya Dan Kabel Optik

1/107

ISSUED - 4/17/2004 11

T r a i n i n g Ce n t e r

MODULKONSEP DASAR KABEL SERAT OPTIK

qq KONSEP PERAMBATANKONSEP PERAMBATAN CAHAYACAHAYA

qq JENIS SERAT OPTIKJENIS SERAT OPTIK

qq STRUKTUR SERAT OPTIKSTRUKTUR SERAT OPTIK

qq JENIS, KODE WARNA DAN PENANDAAN KABEL OPTIKJENIS, KODE WARNA DAN PENANDAAN KABEL OPTIK

q KARAKTERISTIK SERAT OPTIK

qq FUNGSI ELEMEN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIKFUNGSI ELEMEN SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK


2/107

ISSUED - 4/17/2004 22


KONSEP PERAMBATAN CAHAYAKONSEP PERAMBATAN CAHAYA

Tujuan : Siswa dapat memahami prinsip pemantulan dan

pembiasan cahaya.

Siswa dapat memahami perambatan cahayadalam serat optik.


3/107

ISSUED - 4/17/2004 33


BESARAN BESARAN PENTING

= Panjang gelombang = wave length, T = Perioda.

c = Kecepatan cahaya dalam ruang bebas / hampa = 300.000 km/dt.

= T x c atau = c/f di mana T = 1/f

NOTASI - NOTASI


4/107

ISSUED - 4/17/2004 44


Refractive Index (Indeks bias)

Bila gelombang cahaya merambat melalui material, tidak dalamvacuum, maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacuum.

V = c/n, atau n = c/V

Di mana :n1= Refractive index atau indeks bias.

V = Kecepatan rambat cahaya dalam material.

Cahaya merambat dalam suatu medium dengan tiga cara :

Merambat lurus. Dibiaskan. Dipantulkan.


5/107

ISSUED - 4/17/2004 55


Contoh Pemantulan Penuh.

Kalau kita berada di bawah air, permukaan air kadang kala kelihatan bersinar sepertisuatu cermin, dan benda yang ada di atas permukaan air tidak dapat dilihat. Hal ini

karena adanya pemantulan penuh.

Gambar 1 : Ilustrasi Perambatan Cahaya


6/107

ISSUED - 4/17/2004 66


sudutrefleksi

Sudutdatang

cermin

REFLEKSI

udara

air

cahaya

cahaya

cahaya dibelokkanpada permukaan air

REFRAKSI

r

i

PEMANTULAN DAN PEMBIASAN


7/107

ISSUED - 4/17/2004 77


Garisnormal

i1

i3 i2

r3 = 90 0r2r1

i4r4

i1

i2

i3

i4

< r3 = 90 0 ; i3= Sudut kritis

< r2

< r1

= r4

HUKUM Snell

n1 Sin i= n2 Sin r

n1 [air]

n2 [ udara]

n1> n

2


8/107

ISSUED - 4/17/2004 88


Hukum Refleksi (pemantulan) menyatakan : 1 = 2

Bila 1 = 90, maka 2 = 90, berarti cahaya yang direfleksikan segaris

dengan cahaya datang.

Hubungan 1 dengan 2 dapat dinyatakan dengan hukum Snellius:

n2 Sin 1 = n2 Sin 2 atau Sin 1/ 2 = Sin 2 / 1.

Cahaya yang bergerak dari materi dengan indek bias lebih besar (padat)

ke materi dengan indeks bias lebih kecil (tipis) maka akan bergerakmenjauhi 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 besardaripada sudut bias.


9/107ISSUED - 4/17/2004 99


Gambar 2.a : Pemantulan dan pembiasan cahaya


10/107ISSUED - 4/17/2004 1010


Gambar 2.b : Pemantulan dan pembiasan cahaya


11/107ISSUED - 4/17/2004 1111


Besar dari cahaya yang direflesikan tergantung dari sudutdatang.

Dengan mengatur1, maka akan diperoleh 2 = 90.Jika 2 = 90, maka cahya yang direfraksikan tidak berjalanmelalui material kedua (n2), tetapi merambat melalui

permukaan (batas n1 dan n2).


12/107ISSUED - 4/17/2004 1212


Sin 1 n2=

Sin 2 n1

Jika : 2 = 90 Sin 2 = 1, sehingga : Sin 1 = n2 / n1.

Jika cahaya merambat dengan sudut datang (1) dan sudut bias (

2) sebesar

90, maka1 disebut sudut kritis (c).

Sehingga :

Sin c = n2 / n1 atau Sin-1 (n2 / n1).

Dalam keadaan ini :

Tidak ada cahaya yang direfraksikan bila1 c.

Cahaya datang direflesikan saat sudut datang lebih besar dari 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.

Dengan memperhatikan rumus :

T i i C


13/107ISSUED - 4/17/2004 1313


Bila cahaya memasuki salah satu ujung serat optik, Sebagian besarcahaya 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 olehpermukaan sebelah dalam serat.

Pantulan dalam total (Total Internal Reflection) dapat terjadi bila

dipenuhi dua hal :1. Indek bias inti (n1) lebih besar dari cladding (n2)

2. Sudut masuk cahaya harus lebih besar dari sudut kritis.

Gambar 3 : Fenomena Sudut Kritis di dalam serat optik

T i i C t


14/107ISSUED - 4/17/2004 1414


Bila cahaya lewat dari daerah indkes bias lebih rendah n0 ke indeks bias lebih

tinggi n1 (cahaya memasuki ujung serat) dengan sudut masuk0, dimana0 lebihkecil dari sudut Kritis

c, sinar akan masuk / dibiaskan ke dalam daerah dengan

indeks bias yang lebih tinggi, dengan sudut keluar1 yang lebih kecil dari0.Bila 0 > c maka terjadilah pantulan.

Gambar 4 : Pembiasan pada suatu interface

T i i C t


15/107ISSUED - 4/17/2004 1515


Hukum Snellius :

no Sin 0 = n1 Sin 1n0 = 1

0 = Sudut masuk luarSinar memasuki inti pada

titik A dengan sudut bias 1,

dipantulkan pada titikdengan sudut

ABC

1 = 90 -

T i i C t


16/107ISSUED - 4/17/2004 1616


Sin 1

= Sin (90 - ) = Cos

n1Sin

0= Cos

n2Bila 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.

Ni lai maksimum kr itis untuk sudut masuk luar0adalah :

1

2

2

2

1

n

n-ncCos =

Ni lai maksimum dari sudut luar, untuk mana cahaya akan merambat didalam serat :

Sudut ini dinamakan sudut penerimaan atau setengah sudut kerucut penerimaan.

=

0

2

2

2

11-

)(0n

n-nSinmaks

Teorema Pythagoras yang menghubungkan cosc dengan sin c :



17/107ISSUED - 4/17/2004 1717


Setiap cahaya yang diarahkan ke ujung serat di dalam kerucut akanditerima dan diteruskan ke ujung jauh.

Dengan memutar sudut penerimaan didapat kerucut penerimaan.

Kerucut penerimaan yang diperoleh dengan memutar sudu t

penerimaan terhadap sumbu serat



18/107ISSUED - 4/17/2004 1818


Kerucut penerimaan disebut sebagai celah numerik (NumericalAperture = NA)

Jika n0 = 1, maka :

0

2

2

2

1(maks)c

n

n-nSinNA ==

2

2

2

1(maks)c n-nSinNA ==



19/107ISSUED - 4/17/2004 1919


Core [n1]

Clading [n2]

ArcSin.N

A

0

2

2

2

1

n

nnNA

=

NA= Numerical Aparturen1 = Indeks bias core

n2 = Indeks bias cladding

n0 = Indeks bias pelepasan

Merambat

lurus

Dipantulkan

Dibiaskan

Kerucut penerimaan = arc Sin NA



20/107ISSUED - 4/17/2004 2020




21/107ISSUED - 4/17/2004 2121


JENIS SERAT OPTIK:JENIS SERAT OPTIK:

< Step index multimode

< Graded index multimode

< Step index singlemode



22/107ISSUED - 4/17/2004 2222


ModeMode PerambatanPerambatan CahayaCahaya ::

Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejumlah lintasanyang 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.



23/107ISSUED - 4/17/2004 2323


coatingcladding

core

3

2 1

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.

Sinar akan mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat karena

memiliki sudut datang yang lebih kecil dari sudut kritis

1

2

3

PrinsipPrinsip perambatanperambatan cahayacahaya dalamdalam seratserat optikoptik



24/107ISSUED - 4/17/2004 2424


n2 n1

Profil

indeks bias

50 m 125 m

Indeks bias core konstan.

Ukuran core besar (50m) 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.

Step Index MultimodeStep Index Multimode



25/107ISSUED - 4/17/2004 2525


50 m 125 m

profil index bias

A Core terdiri dari sejumlah lapisan gelas yang memiliki indeks bias yang

berbeda, indeks bias tertinggi terdapat pada pusat core danberangsur-angsur turun sampai ke batas core-cladding,

A Cahaya merambat karena difraksi yang terjadi pada core sehiggarambatan cahaya sejajar dengan sumbu serat,

A Dispersi minimum,

A Harganya lebih mahal dari serat optik SI karena proses pembuatannya

lebih sulit.

SeratSerat optikoptikgrade index multimodegrade index multimode



26/107ISSUED - 4/17/2004 2626


PROPAGASI CAHAYA

MULTI MODE GRADED INDEX

Masing-masing kecepatan berbeda tetapi sampainya bareng



27/107ISSUED - 4/17/2004 2727


Serat optik SI monomode memiliki diameter core yang sangat kecildibandingkan ukuran claddingnya.

Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengansumbu serat optik.

Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi.

9 m 125 m

profil

indeks bias

SeratSerat optikoptikstep index single modestep index single mode



28/107ISSUED - 4/17/2004 2828

g

SINGLE MODE

INPUT PULSE

(LASER)

CORE

OUTPUT

PULSE

Serat Optik jenis Single Mode

LIGHT

SOURCE CLADDING

RambatanRambatan pulsapulsa padapada seratserat optikoptik



29/107ISSUED - 4/17/2004 2929

g

STRUKTUR SERAT OPTIKSTRUKTUR SERAT OPTIK

TUJUAN :Siswa dapat memahami :

Konstruksi Serat Optik.

Macam-macam Serat Optik.



30/107ISSUED - 4/17/2004 3030

g

Susunan Serat OptikSusunan Serat Optik

coatingcladding

core

Gambar 1: Struktur Dasar

Serat Optik

Core ( in t i ) : berfungsi untuk menentukan cahaya merambatdari satu ujung ke ujung lainnya.

Cladd ing ( lap isan) : berfungsi sebagai cermin, yaknimemantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya.

Coa t ing ( jake t ): berfungsi sebagai pelindung mekanis sebagaipengkodean warna.

Indek bias (n) Core selalu lebih besar daripada indek bias

Cladding (Nc > Nd)

Struktur Dasar Serat OptikStruktur Dasar Serat OptikCore (I nti)

Cladding (lapisan)

Coating (jaket)



31/107ISSUED - 4/17/2004 3131

g

CoreCore

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 mempengaruhikarakteristik serat optik.

CladdingCladding 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).

CoatingCoating Terbuat dari bahan plastik. Berfungsi untuk melindungi serat optik dari kerusakan.

KETERANGAN :



32/107ISSUED - 4/17/2004 3232

Macam Serat Optik menurut susunannya :

a. Single coreb. Ribbon

Single Core Ribbon

coatingcladding

core



33/107

ISSUED - 4/17/2004 3333

KeuntunganKeuntungan SeratSerat OptikOptik::

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.



34/107

ISSUED - 4/17/2004 3434

KerugianKerugian SeratSerat OptikOptik::

Tidak menyalurkan energi listrik, sehingga diperlukan catuan listrik dariluar 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



35/107

ISSUED - 4/17/2004 3535

JENIS, KODE WARNA DANJENIS, KODE WARNA DANPENANDAAN KABEL OPTIKPENANDAAN KABEL OPTIK

TUJUAN :Siswa dapat memahami :

Jenis Kabel Optik

Spesifikasi Kabel optik

Kode warna Serat



36/107

ISSUED - 4/17/2004 3636

KABEL SERAT OPTIK

Berbeda dengan kabel metalik, kabel serat optik ukurannya kecil, + 3 cm,

dan lebih ringan sehingga instalasi kabel serat optik dapat dilakukanmelalui 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 singlemode.

Ada dua jenis kabel optik, yaitu :

1. PIPA LONGGAR (Loose Tube).

Serat optik ditempatkan di dalam pipa longgar (loose tube) yangterbuat dari bahan PBTP (Polybutylene Terepthalete) dan berisi jelly.

Saat ini sebuah kabel optik maksimum mempunyai kapasitas 8 loosetube, 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.



37/107

ISSUED - 4/17/2004 3737

Diameter dan berat kabel optik jenis slot ( di Jepang) :

Cable typeCable type Diameter (mm)Diameter (mm) Weight (kg)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)



38/107

ISSUED - 4/17/2004 3838

Penampang Kabel Optik JenisPenampang Kabel Optik Jenis Loose TubeLoose Tube



39/107

ISSUED - 4/17/2004 3939

Penampang Kabel Optik JenisPenampang Kabel Optik Jenis SlotSlot



40/107

ISSUED - 4/17/2004 4040

Sesuai dengan konstruksinya kabel optik terdiri dari :

a. Kabel duct

b. Kabel tanah

c. Kabel atas tanah

d. Kabel rumah

KONSTRUKSI KABEL OPTIKKONSTRUKSI KABEL OPTIK



41/107

ISSUED - 4/17/2004 4141

Konstruksi Dasar Kabel Optik Duct



42/107

ISSUED - 4/17/2004 4242

Konstruksi Dasar Kabel Optik Bawah TanahKonstruksi Dasar Kabel Optik Bawah Tanah



43/107

ISSUED - 4/17/2004 4343Konstruksi dasar Kabel Optik AtasKonstruksi dasar Kabel Optik Atas



44/107

ISSUED - 4/17/2004 4444

Konstruksi Dasar Kabel RumahKonstruksi Dasar Kabel Rumah (2s/d6 fiber)(2s/d6 fiber)

SINGLE FIBRE DESIGN



45/107

ISSUED - 4/17/2004 4545

Konstruksi Dasar Kabel RumahKonstruksi Dasar Kabel Rumah (8 s/d 12 fiber)(8 s/d 12 fiber)



46/107

ISSUED - 4/17/2004 4646

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 berfungsisebagai bantalan untuk melindungi serat optik dari pengaruh mekanispada saat instalasi.



47/107

ISSUED - 4/17/2004 4747

c. Alumunium tape atau lapisan alumunium ditempatkan diantara kulitkabel 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 ditengah-

tengah kabel optik. f Central Strength Member dapat merupakan: pilinankawat 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 yangmerupakan elemen pelengkap optik yang diperlukan untuk menambah

kekuatan kabel optik. Polyramid mempunyai kekuatan tarik tinggi.



48/107

ISSUED - 4/17/2004 4848

Fungsi dan bagianFungsi dan bagian--bagian kabel optik jenisbagian kabel optik jenis slot:slot:

a. Kulit kabel, terbuat dari bahan sejenis polyethylene keras, berfungsisebagai 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 dengankapasitas 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 ditengah-

tengah kabel optik. Central strength member terbuat dari pilinan kawat

baja yang mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi yang diperlukanpada saat instalasi.



49/107

ISSUED - 4/17/2004 4949

Karakteristik Mekanis :

SPESIFIKASI KABEL OPTIKSPESIFIKASI KABEL OPTIK

1. Fibre Bending (tekukan Serat)Tekukan serat yang berlebihan (terlalu kecil) dapat mengakibatkanbertambahnya optical loss.

2. Cable Bending (tekukan Kabel)Tekukan kabel pada saat instalasi harus di jaga agar tidak terlalu kecil, karena halini dapat memerusak serat sehingga menambah optical loss.

3. Tensile StrengthTensile strength yang berlebihan dapat merusakan kabel atau serat.

4. CrushCrush atau tekanan yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah,sehingga dapat menaikkan optical loss

5. ImpactImpact adalah beban dengan berat tertentu yang dijatuhkan dan mengenai kabeloptik. Berat beban yang berlebihan dapat mengakibatkan serat retak / patah,sehingga dapat menaikkan optical loss.

6. Cable TorsionTorsi yang diberian kepada kabel dapat merusak selubung kabel dan serat



50/107

ISSUED - 4/17/2004 5050

Spesifikasi kabel optik.

Jumlah Jumlah serat Diameter luar/dalam Diameter luar Jumlah seratloose 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



51/107

ISSUED - 4/17/2004 5151

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


10 2 2 2 2 2 Quad/Filler

12 2 2 2 2 2 2

12 4 4 Quad/Filler Filler 4 Quad/Filler12 6 Filler Quad/Filler 6 Filler Quad/Filler


18 6 6 Quad/Filler Filler 6 Quad/Filler

24 4 4 4 4 4 4



36 6 6 6 6 6 6

36 12 12 Quad/Filler Filler 12 Quad/Filler


60 12 12 12 12 12 Quad/Filler

72 12 12 12 12 12 12

Jumlah fiber pada 6 Loose tube



52/107

ISSUED - 4/17/2004 5252

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 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/Filler60 12 12 Filler 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

Jumlah fiber pada 8 loose tube



53/107

ISSUED - 4/17/2004 5353

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

Placement of copper quads

Copper Conductor



54/107

ISSUED - 4/17/2004 5454

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



55/107

ISSUED - 4/17/2004 5555

No. Tabung Warna

1 Biru

2 Oranye

3 Hijau

4 Coklat

5 Abu-abu

6 Putih

7 Merah

8 Hitam

Kode warna tabung



56/107

ISSUED - 4/17/2004 5656

Diketahui Kabel Optik mempunyai 8 tabung, tiap-tiap tabung berisi12 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

3243

54

65

7680



57/107

ISSUED - 4/17/2004 5757

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



58/107

ISSUED - 4/17/2004 5858

* 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



59/107

ISSUED - 4/17/2004 5959

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



60/107

ISSUED - 4/17/2004 6060

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

Cable Mechanical Characteristics



61/107

ISSUED - 4/17/2004 6161

No. Property 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 N3.5 mm OD 3100 N

3 Torsion 10 - - 10 minutes 0.1 dB/km

4 Crush - - 4500 N when

crushed between

two flat platens of

100 mm long.

- 0.1 dB/km at

1550 nm

5 Impact - - 3 kg dropped from a

height of 1 m

- 0.1 dB/km

Test parameter

Typical Mechanical Test Requirement

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%.



62/107

ISSUED - 4/17/2004 6262

Number Characteristic Value

1 Additional loss < 0.1

2 Radius 30 mm

3 Number of turn 100

Fibre Bending



63/107

ISSUED - 4/17/2004 6363


1 Fibre type Single mode

2

Mode Field diameter

(1310 nm)

9.3 0.5 m

3 Mode field concentricity error Not exceed 1 m4 Cladding diameter 125 2 m

5 Cladding non circularity < 2%

KARAKTERISTIK SERAT OPTIK

a. 1310 nm Optimized Fibre and Cable CharacteristicsRec. ITU-T G.652

Table I.A

Typical Fibre Construction



64/107

ISSUED - 4/17/2004 6464


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 (cc) 1270 nm

7 Zero Dispersion Wavelength (0) 1300 - 1324 nm

8 Slope at Zero Dispersion Wavelength (S0) 0.093 ps/ (nm km)

Table II.A

Typical Optical Fibre Cable Characteristics

Note (* ): For some appli cations, the maximum attenuation at 1550 nm region could be as

small as 0.25 dB/km.


b Di i Shift d Fib d C bl Ch t i ti


65/107

ISSUED - 4/17/2004 6565

Number Characteristic Value1 Fibre type Single mode

2 Mode Field diameter

(1550 nm)

7.0 - 8.3 0.5 m

3 Mode field concentricity error Not exceed 1 m

4 Cladding diameter 125 2 m


b. Dispersion Shifted Fibre and Cable Characteristics

Table I.B



1 Maximum Attenuation at 1310 nm 0.4 dB/Km2 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 (0) 1550 15 nm

6 Slope at Zero Dispersion Wavelength (S0)

0.085 ps/ (nm km)

Table II.B




66/107

ISSUED - 4/17/2004 6666


1 Fibre type Single mode

2

Mode Field diameter

(1310 nm)

9.3 0.5 m

3 Mode field concentricity error Not exceed 1 m

4 Cladding diameter 125 2 m


c. 1550 nm Optimized Fibre and Cable Characteristics

Table I.C




67/107

ISSUED - 4/17/2004 6767


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 OD6 Maximum cut-off wavelength at 1550 nm

region (cc)

1530 nm

7 Maximum Dispersion-slope at 1550 nm 0.06 ps/(nmkm)

Table II.C




68/107

ISSUED - 4/17/2004 6868

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.km4 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)



69/107

ISSUED - 4/17/2004 6969

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.



70/107

ISSUED - 4/17/2004 7070

Secara garis besar rugi-rugi yang terjadi diakibatkan oleh :

> Faktor intrinsik (dari serat itu sendiri).

> Terjadi karena kabel optik yang diinstalasi.

RugiRugi--rugirugikarenakarena seratseratoptikoptik::

>Penghamburan (scaterring loss) Rayleigh scattering

Microbending

Core size variation

Mode coupling

>Penyerapan (absorption loss)

RugiRugi--rugi karenarugi karena instalasiinstalasi::Rugi-rugi penyambungan

Fresnel reflection

Bengkokan (macro bending )

RUGI RUGI SERAT OPTIK



71/107

ISSUED - 4/17/2004 7171

Disebabkan karena adanya facet facet yang

memantulkan dan membiaskan cahaya.

Rayleigh scatter ing ter jadi pada seluruh serat

Penghamburan dapat disebabkan karena :

'M icro bending

'Variasi ukuran inti / core

'Mode coupling effects

RUGI-RUGI PENGHAMBURANBack Scatter ing L ossBack Scatter ing Loss


R iR i ii P h bP h b


72/107

ISSUED - 4/17/2004 7272

RugiRugi--rugi karena micro bendingrugi karena micro bending

Scattering by large obstructionsScattering by large obstructions

RugiRugi--rugirugiPenghamburanPenghamburan


R iR i ii P h bP h b


73/107

ISSUED - 4/17/2004 7373

Rugi-rugi karena mode coupling

Terjadi bila sudut sebuah mode yang diref leksikan berubah karena

perubahan diameter inti , pada kasus ini beberapa mode menyatu(couple)

Mode coupl ing juga ter jadi pada sambungan serat (connection &

splices) bila ujung f ibber disatukan



RugiRugi rugirugi PenghamburanPenghamburan


74/107

ISSUED - 4/17/2004 7474

RugiRugi--rugi karenarugi karena variasivariasi ukuranukuran intiinti



RugiRugi rugirugi PenghamburanPenghamburan


75/107

ISSUED - 4/17/2004 7575

Rugi-rugi penyebaran Rayleigh pada fiber -f iber sili ka.




76/107

ISSUED - 4/17/2004 7676

Terutama disebabkan karena adanya molekul-molekul air

dalam inti gelas.

OH -

RUGI-RUGI PENYERAPAN

AbsorbtionAbsorbtionLossLoss



77/107

ISSUED - 4/17/2004 7777

Rugi-rugi penyambungan.

Penyambungan dengan :

>Busur api>Mekanis

>Konektor

RUGI-RUGI KARENA INSTALASI


RugiRugi rugirugi karenakarena i nstalasiinstalasi


78/107

ISSUED - 4/17/2004 7878

RugiRugi--rugi karena macro bendingrugi karena macro bending

Rambatan sinar dalam sebuah fiber yang dibengkokkan

RugiRugi--rugirugikarenakarenainstalasiinstalasi


RugiRugi--rugirugi PenghamburanPenghamburan


79/107

ISSUED - 4/17/2004 7979

RugiRugi--rugi karenarugi karena variasivariasiukuranukuranintiintidalamdalamseratserat

Radiation loss caused by diameter changes



RugiRugi--rugirugi PenghamburanPenghamburan


80/107

ISSUED - 4/17/2004 8080

RugiRugi--rugi karena micro bendingrugi karena micro bending

RugiRugirugirugiPenghamburanPenghamburan



81/107

ISSUED - 4/17/2004 8181

Coupling loss with

emitting element

Fresnel reflection

Absorbtion loss

Scattering

due to structure

disuniformity

Micro bendingloss

Radiation loss due to

bends

Rayleigh scattering

Pressure from the side (Lateral

pressure)

Splicing loss

Fresnel

reflection

Coupling loss with

receiving element

Dayakirim Daya tr

Rugi-rugi Optik



82/107

ISSUED - 4/17/2004 8282

& 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.

PANTULAN FRESNEL



83/107

ISSUED - 4/17/2004 8383

0.1

0.5

1

5

50

100

0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

(0.94 um)

(1.24 um)

(1.38 um)

1977

1978Absorbtion due to

OH ion

19791984 Infrared

absorption

Rayleighscatteringloss

Ultraviolet

absorptionloss

1st

window

3rd

window2nd

window

Light wavelength (um)

Opticalloss(dB/Km)

Karakteristik Redaman Optik Mewakili Serat Optik SilikaKarakteristik Redaman Optik Mewakili Serat Optik Silika



84/107

ISSUED - 4/17/2004 8484

!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 = t, didefinisikan sebagai :

t = [tp22 - tp1

2]

Dispersi diukur dalam waktu :

B nano detik (10-9

), atauB pico detik (10-12)

DISPERSI


Dispersi


85/107

ISSUED - 4/17/2004 8585

Pulsa cahaya yang di l i r im di inginkan diterima

dalam keadaan utuh.

Bila loss terlalu besar sehingga A kecil dan tidak dapat dideteksi, perlu

pengulang (repeater)

A

T

A

T

Fiber Optik

Transmitter Repeater Receiver

Dispersi

!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 .


Di i


86/107

ISSUED - 4/17/2004 8686

Pulsa cahaya yang di l i r im ke dalam serat optik akan mengalami pelebaran.

Dispersi


Dispersi


87/107

ISSUED - 4/17/2004 8787

!Terj adi karena

banyaknya mode dalam

sebuah serat

!Waktu tempuh masing-

masing mode berbeda

!Pulsa yang diterima

adalah penjumlahandari pulsa-pulsa mode,

dimana masing-masing

diper lambat dengan

waktu yang berbeda.

!Keter lambatan total

yang terpendek adalahyang merambat lurus.

!Dispersi ini sangat

berpengaruh pada serat

mul ti mode.

DISPERSI ANTAR MODE(I ntermodel Dispersion)Dispersi


Dispersi


88/107

ISSUED - 4/17/2004 8888

Disebabkan karena cahaya yang masuk kedalam serat terdi r i dari beberapa

panjang gelombang.

Dispersi ini berhubungan lebar spektrum panjang gelombang

Dispersi ini umumnya diber ikan dalam bentuk : ps/km.nm

Pada serat opti k single mode, dispersi ini yang berpengaruh.

DispersiDISPERSI BAHAN(chromatic Di spersion)



89/107

ISSUED - 4/17/2004 8989

FUNGSI ELEMENFUNGSI ELEMEN

SISTEM KOMUNIKASI SERATSISTEM KOMUNIKASI SERAT

OPTIKOPTIK



90/107

ISSUED - 4/17/2004 9090

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 SumberOptik, proses ini terjadi pada arah kirim. Sedangkan

pada arah terima melalui Detektor Optik, pulsa cahaya

diubah kembali dalam bentuk sinyal digital.



91/107

ISSUED - 4/17/2004 9191

Transmisi

Fungsinya untuk menyalurkan informasi (suara, gambar, data) antar titik yang terdapat pada

jaringan telekomunikasi.

Terminal Terminal

Sentral Sentral

Transmisi Transmisi



92/107

ISSUED - 4/17/2004 9292

Sistem Transmisi

Menurut jenisnya :

Fisik (kabel, optik)

Non Fisik

Menurut aplikasinya :

Jaringan akses

Junction (MEA)

Trunk



93/107

ISSUED - 4/17/2004 9393

Konversi sinyalelectric optic

Type : L E DLASER

Media transmisisinyal optik

Type : MultimodeSinglemode

Konversi sinyaloptic electric

Type : P I NA P D

KOMPOSISI DASAR SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIKKOMPOSISI DASAR SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

LED : Light Emitting Diode

LASER : Light Amplification by Stimulation Emission of Radiation

PIN : Positive Intrinsic Negative

APD : Avalanche Photo Diode

Konversi sinyaloptic elec optic

Media transmisisinyal optik

Type : MultimodeSinglemode

E/O

optical fiber optical fiber

repeaterlight source detector

o/e e/oO/E

(.

:.

TV

(.

:.

TV



94/107

ISSUED - 4/17/2004 9494

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 LED dan diode laser.

Pemilihan dari sumber cahaya yang akan digunakan bergantung pada bit

rate data yang akan ditransmisikan dan pertimbangan ekonomi (harga dari

sumber optik).



95/107

ISSUED - 4/17/2004 9595

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.



96/107

ISSUED - 4/17/2004 9696

Pola Pancaran Daya LED



97/107

ISSUED - 4/17/2004 9797

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).



98/107

ISSUED - 4/17/2004 9898

Diode LASER (Light Amplif ication by StimulatedEmmission 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.



99/107

ISSUED - 4/17/2004 9999

Karakteristik I/P0 dan Spektral LED



100/107

ISSUED - 4/17/2004 100100

Karakteristik Diode Laser

Karakteristik I/Po Karakteristik Spektral

= 0,25 nm

= 4 nm

Narrow band laser

Narrow laser



101/107

ISSUED - 4/17/2004 101101

Pola Pancaran Daya Diode Laser



102/107

ISSUED - 4/17/2004 102102

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-tegangansearah (DC) agar diode bekerja pada daerah linear

(daerah operasi laser).



103/107

ISSUED - 4/17/2004 103103

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.



104/107

ISSUED - 4/17/2004 104104

* 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.



105/107

ISSUED - 4/17/2004 105105

Rangkaian Photo Dioda



106/107

ISSUED - 4/17/2004 106106

Karakteristik Spektral Photodetector Panjang gelombang cut off Bahan Photodetector


SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIKTraining Center


107/107

Karakteristik Photo Dioda

Prinsip Cahaya Dan Kabel Optik

Documents

Transcript of Prinsip Cahaya Dan Kabel Optik