MAKALAH SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

MAKALAH SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

Disusun Oleh:

Evander Christy

Nur Karmila

Anita Rizkiyani

M. Ardiansyah

Amir Khoirul

Tyassari K

TELKOM UNIVERSITY

BANDUNG

2013

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur kami panjatkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat limpahan Rahmat dan Karunia-nya sehingga kami dapat menyusun makalah ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam makalah ini kami membahas mengenai Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO).

Makalah ini dibuat dengan bantuan dari berbagai pihak dalam membantu menyelesaikan tantangan dan hambatan selama mengerjakan makalah ini. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan makalah ini.

Akhir kata semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi pembaca. Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan makalah ini masih jauh dari sempurna untuk itu penulis menerima saran dan kritik yang bersifat membangun demi perbaikan kearah kesempurnaan. Akhir kata penulis sampaikan terimakasih.

DAFTAR ISI

Halaman judul..

Kata pengantar..

Daftar isi

Latar belakang

Rumusan masalah..

Tujuan

Deskripsi sistem komunikasi serat optic..

Jenis serat optic

Transmitter fiber optic..

Fotodetektor.

Optikal amplifier and repeater.

Daftar Pustaka.................................................................................................................................

BAB IPENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

Beberapa tahun ini, perkembangan teknologi fiber optik mengalami peningkatan yang cukup pesat. Teknologi ini tidak hanya digunakan dalam bidang telekomunikasi saja, melainkan banyak bidang yang telah menggunakan teknologi ini. Secara umum, kegunaan media transmisi ini adalah menjadi alat dalam berkomunikasi dari satu tempat ke tempat yang lain. Kelebihan dari alat transmisi ini adalah mampu mentransmisikan data yang besar serta yang berkecepatan tinggi. Salah satu yang paling penting dalam dunia telekomunikasi adalah menyediakan media komunikasi dengan baik pelayannannya. Dengan sistem fiber optik maka dapat meminimalisir rugi daya yang terjadi. Hal ini berpengaruh dengan jarak maksimum yang diperbolehkan antara transmiter satu dan yang lainnya.

Salah satu yang sering terjadi masalah pada fiber optik adalah karena keadaan kotor pada bagian fibernya. Itu terjadi karena ada zat yang masuk kedalam fiber, mungkin karena pembungkusnya sudah rusak ataupun pada saat pemasangan ada kotoran yang masuk.

Dengan adanya transmiter fiber optik ini diharapkan peningkatan kualitas telekomunikasi di indonesia bisa lebih baik lagi, karena dengan memakai fiber optik sangat minimal sekali ada kendala ataupun kerugian yang terjadi.

RUMUSAN MASALAH

Apa yang dimaksud dengan Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO) ?

Apa saja jenis-jenis serat optik ?

Apa yang dimaksud dengan laser diode dan LED ?

Apa yang dimaksud dengan photodetector APD dan PIN ?

Apa yang dimaksud dengan optikal amplifier dan repeater ?

TUJUAN

Mengetahui apa itu Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO).

Mengetahui jenis-jenis serat optik.

Mengetahui tentang laser diode, LED, Photodetector APD / PIN serta optikal amplifier dan repeater.

BAB II

PEMBAHASAN

DESKRIPSI SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

Kabel serat optik adalah sebuah kabel yang terbuat dari serat kaca (SiO2 ) yang berfungsi untuk mentransmisikan sinyal cahaya. Kabel serat optik ini mempunyai ukuran dan diameter yang sangat kecil kurang lebih seukuran rambut manusia. Efisiensi dari fiber optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas tersebut maka akan semakin sedikit cahaya yang diserap oleh fiber optik.Kabel serat optik saat ini banyak digunakan dalam sistem telekomunikasi. Digunakan untuk jalur komunikasi antar kota (backbone) dan jalur komunikasi Akses (FTTH, FTTB, dll). Secara garis besarfiber optikmemiliki 3 struktur dasar, yaitu :

A. Core (Inti)Berfungsi untuk menentukan cahaya perambat dari satu ujung ke ujung yang lain. Terbuat dari bahan kuarsa dengan kualitas yang sangat tinggi, merupakan bagian utama dari fiber optic karena terjadi permabatan cahaya di sini. Diameternya adalah 10-50(simbol(mu)m), ukuran core sangat mempengaruhi fiber optik.

B. Cladding (Lapisan)Berfungsi sebagai cermin, yakni memantulkan cahaya agar dapat merambat ke ujung lainnya. Cladding mempunyai indeks bias lebih rendah dari pada core sehingga akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core. Cladding terbuat dari gelas dengan indexs bias lebih kecil dari core, merupakan selubung dari core, sangat mempengaruhi sudut kritis.

C. Coating (jaket)Berfungsi sebagai pelindung mekanis dan tepat kode warna. Terbuat dari bahan plastic, berfungsi melindungi serat optic dari kerusakan.

Sistem transmisi serat optik ini dibandingkan dengan teknologi transmisi yang lain mempunyai beberapakelebihan, antara lain :

1.Redaman transmisi yang kecil.

Sistem telekomunikasi serat optik mempunyai redaman transmisi per km relatif kecil dibandingkan dengan transmisi lainnya, seperti kabel coaxial ataupun kabel PCM. Ini berarti serat optik sangat sesuai untuk dipergunakan pada telekomunikasi jarak jauh, sebab hanya membutuhkan repeater yang jumlahnya lebih sedikit.

2.Bidang frekuensi yang lebar

Secara teoritis serat optik dapat dipergunakan dengan kecepatan yang tinggi, hingga

mencapai beberapa Gigabit/detik. Dengan demikian sistem ini dapat dipergunakan untuk membawa sinyal informasi dalam jumlah yang besar hanya dalam satu buah serat optik yang halus.

3.Ukurannya kecil dan ringan

Dengan demikian sangat memudahkan pengangkutan pemasangan di lokasi. Misalnya dapat dipasang dengan kabel lama, tanpa harus membuat lubang polongan yang baru.

4.Tidak ada interferensi

Hal ini disebabkan sistem transmisi serat optik mempergunakan sinar/cahaya laser sebagai gelombang pembawanya. Sebagai akibatnya akan bebas dari cakap silang (cross talk) yang sering terjadi pada kabel biasa. Atau dengan perkataan lain kualitas transmisi atau telekomunikasi yang dihasilkan lebih baik dibandingkan transmisi dengan kabel. Dengan tidak terjadinya interferensi akan memungkinkan kabel serat optik dipasang pada jaringan tenaga listrik tegangan tinggi (high voltage) tanpa khawatir adanya gangguan yang disebabkan oleh tegangan tinggi.

5.Kelebihan lain

Bebrapa kelebihan lain dari serat optik yaituadanya isolasi antara pengirim (transmitter) dan penerimanya (receiver), tidak ada ground loop serta tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya serat optik. Dengan demikian sangat aman dipasang di tempat-tempat yang mudah terbakar. Seperti pada industri minyak, kimia, dan sebagainya. Kemudian dengan proses penyambungan kabel serat optik yang membutuhkan teknik khusus sehingga keamanan data terjamin.

Sistem Komunikasi Serat Optik (SKSO) adalah suatu sistem komunikasi yang menggunakan kabel serat optik sebagai media transmisinya yang dapat menyalurkan informasi dengan kapasitas besar dan tingkat keandalan yang tinggi, berbeda dengan media transmisi lainnya serat optik tidak menggunakan gelombang elektromagnetik/listrik sebagai gelombang pembawanya melainkan menggunakan sinar/cahaya laser.

Prinsip kerja dari serat optik ini adalah sinyal awal/source yang berbentuk sinyal listrik ini pada transmitter diubah oleh transducer elektrooptik (Dioda/Laser Dioda) menjadi gelombang cahaya yang kemudian ditransmisika melalui kabel serat optik menuju penerima/Receiver yang terletak pada ujung lainnya dari serat optik, pada penerima/receiver sinyal optik ini diubah oleh transducer Optoelektronik (Photo Dioda/Avalanche Photo Dioda) menjadi sinyal elektris kembali. Dalam perjalanan sinyal optik dari transmitter menuju receiver akan terjadi redaman cahaya di sepanjang kabel optik, sambungan-sambungan kabel dan konektor-konektor di perangkatnya, oleh karena itu jika jarak transmisinya jauh maka diperlukan sebuat atau beberapata repeater yang berfungsi untuk memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman sepanjang perjalanannya.

JENIS SERAT OPTIK

Ada tiga tipe fiber optik yang umumnya digunakan untuk komunikasi data yaitu: Single-mode, mutimode graded-index, dan multimode step-index.

SINGLE-MODEJenis fiber optik yang memiliki fiber tunggal dengan diamater antara 3 - 10 mikron yang mempunyai transmisi satu mode. Singlemode dengan garis tengah (diameter) sempit hanya dapat menyebarkan antara 1310 1550 nano meter. Single mode dapat mentransmisikan di atas rata-rata dan 50 kali lipat jarak dibandingkan multimode. Fiber singlemode memilikicorelebih kecil dibandingkan multimode.Corekecil tersebut dan gelombang cahaya tunggal dapat mengurangi distorsi yang diakibatkan overlap cahaya, penyediaan sedikit sinyal atenuasi dan kecepatan transmisi yang tinggi.

Secara garis besar tipe fiber optik ini memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

Diameter core lebih kecil dibandingkan diameter cladding.

Digunakan untuk transmisi jarak jauh, bisa mencapi 120 km, band frekuensi lebar, dan penyusutan transmisi sangat kecil.

GRADE-INDEX MULTIMODEBerisi sebuahcoredimana refraksi indeks mengurangi secara perlahan -lahan dari poros pusat ke luarcladding. Refraksi indeks tertinggi pada pusat membuat cahaya bergerak lebih perlahan pada porosnya dibandingkan cahaya yang lebih dekat dengan cladding. Alur yang dipendekkan dan kecepatan yang tinggi mengijinkan cahaya di bagian luar untuk sampai ke penerima pada waktu yang sama secara perlahan tetapi cahaya lurus langsung melalui inticore. Hasilnya sinyal digital mengalami distorsi yang sedikit.

Ciri-ciri tipe fiber optik jenis ini adalah:

Diameter corenya antara 30 mm 60 mm sedangkan diametercladdingnya 100 mm 150 mm

Merupakan penggabungan fiber single mode dan fiber multimode step index

Biasanya untuk jarak transmisi 10 20 km pentransmisian informasi jarak menengah seperti pada LAN

STEP-INDEX MULTIMODE

Berisi sebuahcorebesar dengan diameter lebih dari 100 mikron. Hasilnya, beberapa cahaya membuat sinyal digital melewati rute utama (direct route), sedangkan yang lainnya berliku-liku (zig zag) ketika sinar tersebut memantul cladding. Alternatif jalan kecil ini menyebabkan pengelompokan cahaya yang berbeda yang dikenal sebagai sebuah mode, tiba secara terpisah pada sebuah titik penerima. Kebutuhan untuk meninggalkan jarak antar sinyal untuk mencegah overlap batas bandwith adalah jumlah informasi yang dapat dikirim ke titik penerima. Sebagai konsekuensinya, fiber optik tipe ini lebih cocok untuk jarak yang pendek/singkat.

Ciri-ciri tipe fiber optik jenis ini adalah:

Ukuran intinya berkisar 50 mm 125 mm dengan diameter cladding 125 mm 500 mm

Diameter core yang besar digunakan agar penyambungan kabel lebih mudah

Hanya baik digunakan untuk data atau informasi dengan kecepatan rendah dan untuk jarak yang relatif dekat.

TRANSMITTER FIBER OPTIK

Transmitter terdiri dari 2 bagian yaitu :A.RANGKAIAN ELEKTRIKRangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi sinyal digital menjadi sinyal analog, selanjutnya data tersebut ditumpangkan kedalam sinyal gelombang optik yang telah termodulasiB.SUMBER CAHAYA SERAT OPTIK Sumber cahaya untuk serat optik bekerja sebagai pemancar cahaya yang memberi informasi. Sumber tersebut harus memenuhi beberapa persyaratan yang diperlukan. Pertama, cahaya yang dihasilkan harus bersifat monokromatis (berfrekuensi tunggal). Kedua, sumber tersebut harus mempunyai keluaran cahaya yang berintensitas tinggi, sehingga mampu mengatasi rugi-rugi yang dijumpai pada transmisi di sepanjang serat. Ketiga ,sumber cahaya harus mudah dimodulasi oleh isyarat informasi. Yang terakhir, sumber cahaya harus berukuran kecil, ringkas, dan mudah dihubungkan dengan serat, sehingga tidak mengakibatkan rugi-rugi sambungan yang besar.

Sumber gelombang optik berupa sinar Laser Diode (LD) dan LED ( light emmiting diode ) yang pemakaiannya disesuaikan dengan sistem komunikasi yang diperlukan.1. LASER DIODE (LD)

Laser merupakan sumber optik yang koheren. Bahan dasarnya berupa gas,cairan, kristal dan semikonduktor. Pengoperasian laser harus menggunakan arus bias yang besar di atas arus threshold.Proses pembentukan laser :Absorpsi foton;

proses perpindahan elektron dari energi valensi ke energi konduksi.

Emisi Spontan;

proses di mana elektron dalam keadaan tereksitasi di energi konduksi kembali ke energi dasar dengan melepas foton.

Emisi terangsang (stimulated); proses saat keadaan inversi populasi elektron tereksitasi yang mendapat rangsangan (pacu) akan serentak melepaskan foton dalam jumlah banyak.

2. LED

Bagian utama dari LED adalah p-n junction yang disebut sebagai daerah aktif.LED memerlukan bias maju agar dapat beroperasi. Proses emisi cahaya pada LED adalah sbb : bila p-n junction mendapatkan bias maju maka elektron dan hole diinjeksikan ke daerah p dan n. Masing-masingnya sebagai pembawa minoritas akan dapat bergabung kembali (rekombinasi) dengan melepaskan : energi radiasi berupa foton memberikan cahaya keluaran dan energi non radiasi berupa foton didisipasikan sebagai panas.Hasil cahaya keluaran inkoheren dengan : spektrum lebar dan emisi tidak terarah.

Jenis LED yang digunakan :

A. Surface Emitter (dioda burrus) LED

Karakteristiknya : tipe high radiance, radiasi keluaran dengan sudut pancar 180o, bersifat lambertian source, memerlukan bias maju, emisi cahaya melalui permukaan, daerah aktif berbentuk lingkaran dengan diameter 50 m, kemasan pigtail dengan serat optik langsung pada daerah aktif sepanjang 30 cm.

B. Edged Emitter LED.

Karakteristiknya : radiasi keluaran lebih terarah, daerah aktif berbentuk pipih segi empat (stripe), spektrum pancaran berbentuk ellips, emisi cahaya ke arah samping atau ujung, memerlukan bias maju, lebar spektrum keluaran sudut paralel : 120odan sudut yang tegak lurus = 25o 35o. Panjang gelombang emisi puncak ditentukan oleh bahan yang digunakan dengan dopan yang ditambahkannya. Dengan mengatur komposisi bahan dapat merubah harga Eg.DETEKTOR OPTIK

Photodetektor berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang datang dan mengubahnya ke besaran listrik.Persyaratan yang harus dimiliki oleh detektor optik :

Mempunyai sensitivitas tinggi pada daerah operasi panjang gelombang

Responnya cepat (dalam ns)

Derau yang dihasilkan kecil.

Tersedia cukup bandwidth untuk menyalurkan bit rate data yang diterima.

Tidak sensitif terhadap perubahan suhu.

Secara fisik kompatibel dengan dimensi kabel.

Mempunyai waktu operasi yang lama.

Ukurannya kecil

Perbandingan arus yang dihasilkan photodetector terhadap daya optik yang diterima disebut sensitivitas optik (dinyatakan dalam A/W). Sensitivitas suatu photodetector sangat bergantung pada panjang gelombang operasi dan bahan photo detector

Piranti fotodetektor yang umum digunakan dalam komunikasi serat optik adalah fotodiode PIN dan APD.Fotodiode PIN adalah piranti fotodetektor yang mempunyai lapisan semikonduktor intrinsik di antara bagian P dan N.

Fotodiode APD adalah detektor sambungan semikonduktor yang memiliki perolehan dalam (internal gain). Dengan adanya perolehan dalam ini maka APD memiliki ketanggapan yang lebih baik dari fotodiode PIN. Pada penerima yang memakai fotodiode APD ini memerlukan untai kompensasi suhu bila beroperasi pada rentang suhu yang lebar.

I. Karakteristik Photodetector PIN :

Responsitivity (R)

di mana :

R adalah responsitivity (dalam A/W)

Ip adalah arus photo detector P0 adalah daya optik diterima adalah efisiensi kuantume adalah muatan elektronh adalah konstanta Planckf adalah frekuensi

Efisiensi kuantum ()Efisiensi Kuantum adalah perbandingan antara pasangan elektron-hole terhadap foton yang datang pada diode.

dimana : re adalah rate elektron yang dihasilkan (electrons/s)

rp adalah rate foton yang datang pada diode (photons/s)

Hubungan antara efisiensi kuantum dengan responsitivity dan panjang gelombang :

R adalah responsitivity (dalam A/W)

adalah panjang gelombang (dalam m)

Kecepatan respon (rise time)

( ditentukan oleh karakteristik rise time detektor tersebut

Bandwidth adalah frekuensi maksimum yang dapat dideteksi oleh photodioda, dibatasi oleh waktu respon (rise time)

Daya optik minimum (MRP : Minimum Required Power)

( merupakan daya minimum diperlukan pada BER (Bit Error Rate) tertentu

II. Karakteristik Photodetector APD

Responsivity :

RAPD = RPIN M M adalah faktor multiplikasi APD dan berharga antara 10 250.

Panjang gelombang operasi : = 1,24/Eg(eV) m

OPTIKAL AMPLIFIER AND REPEATER

Amplifierdibutuhkan pada sambungan yang sangat panjang (ratusan atau ribuan kilometer) agar didapatkan power yang cukup pada receiver.Repeater hanya dapat digunakan untuk sistem digital, dimana berfungsi merubah sinyal optik yang lemah ke bentuk listrik kemudian dikuatkandan dikembalikan ke bentuk sinyaloptik untuk transmisi berikutnya.