penyambungan serat optik

Media komunikasi digital pada dasarnya hanya ada tiga, tembaga, udara dan kaca. Tembaga kita kenal sebagai media komunikasi sejak lama, telah berevolusi dari hanya penghantar listrik menjadi penghantar elektromagnetik yang membawa pesan, suara, gambar dan data digital. Berkembangnya teknologi frekuensi radio menambah alternatif lain media komunikasi, kita sebut nirkabel atau wireless, sebuah komunikasi dengan udara sebagai penghantar. Tahun 1980-an kita mulai mengenal media komunikasi yang lain yang sekarang menjadi tulang punggung komunikasi dunia, yaitu serat optik, sebuah media yang memanfaatkan pulsa cahaya dalam sebuah ruang kaca berbentuk kabel, total internal reflection.

Sebuah kabel serat optik dibuat sekecil-kecilnya (mikroskopis) agar tak mudah patah/retak, tentunya dengan perlindungan khusus sehingga besaran wujud kabel akhirnya tetap mudah dipasang. Satu kabel serat optik disebut sebagai core. Untuk satu sambungan/link komunikasi serat optik dibutuhkan dua core, satu sebagai transmitter dan satu lagi sebagai receiver. Variasi kabel yang dijual sangat beragam sesuai kebutuhan, ada kabel 4 core, 6 core, 8 core, 12 core, 16 core, 24 core, 36 core hingga 48 core. Satu core serat optik yang terlihat oleh mata kita adalah masih berupa lapisan pelindungnya (coated), sedangkan kacanya sendiri yang menjadi inti transmisi data berukuran mikroskopis, tak terlihat oleh mata.

Bentuk kabel dikenal dua macam, kabel udara (KU) dan kabel tanah (KT). Kabel udara diperkuat oleh kabel baja untuk keperluan penarikan kabel di atas tiang. Baik KU maupun KT pada lapisan intinya paling tengah diperkuat oleh kabel khusus untuk menahan kabel tidak mudah bengkok (biasanya serat plastik yang keras). Di sekeliling inti tersebut dipasang beberapa selubung yang isinya adalah core serat optik, dilapisi gel (katanya berfungsi juga sebagai racun tikus) dan serat nilon, dibungkus lagi dengan bahan metal tipis hingga ke lapisan terluar kabel berupa plastik tebal. Dari berbagai jenis jumlah core, besaran wujud akhir kabel tidaklah terlalu signifikan ukuran diameternya.

Memotong kabel serat optik sangat mudah, cukup menggunakan gergaji kecil. Sering terjadi maling-maling tembaga salah mencuri, niatnya mencuri kabel tembaga yang laku di pasar besi/loak malah menggergaji kabel serat optik. Yang sulit adalah mengupasnya, namun hal ini dipermudah dengan pabrikan kabel menyertakan serat nilon khusus di bawah lapisan terluar yang keras sehingga cukup dikupas sedikit dan nilon tersebut berfungsi membelah lapisan terluar hingga panjang yang diinginkan untuk dikupas.

Untuk apa dikupas? Tentunya untuk keperluan penyambungan atau terminasi. Kita lihat dulu bagaimana pulsa cahaya bekerja di dalam serat kaca yang sangat sempit ini. Kabel serat optik yang paling umum dikenal dua macam, multi-mode dan single-mode. Transmitter cahaya berupa Light Emitting Diode (LED) atau Injection Laser Diode (ILD) menembakkan pulsa cahaya ke dalam kabel serat optik. Dalam kabel multi-mode pulsa cahaya selain lurus searah panjang kabel juga berpantulan ke dinding core hingga sampai ke tujuan, sisi receiver. Pada kabel single-mode pulsa cahaya ditembakkan hanya lurus searah panjang kabel. Kabel single-mode memberi kelebihan kapasitas bandwidth dan jarak yang lebih tinggi, hingga puluhan kilometer dengan skala bandwidth gigabit.

Inti kaca kabel single-mode umumnya berdiameter 8,3-10 mikron (jauh lebih kecil dari diameter rambut), dan pada multi-mode berukuran 50-100 mikron. Pulsa cahaya yang ditembakkan pada single mode adalah cahaya dengan panjang gelombang 1310-1550nm, sedangkan pada multi-mode adalah 850-1300nm.

Ujung kabel serat optik berakhir di sebuah terminasi, untuk hal tersebut dibutuhkan penyambungan kabel serat optik dengan pigtail serat optik di Optical Termination Board (OTB), bisa wallmount atau 1U rackmount. Dari OTB kabel serat optik tinggal disambung dengan patchcord serat optik ke perangkat multiplexer, switch atau bridge (converter to ethernet UTP).

Penyambungan kabel serat optik disebut sebagai splicing. Splicing menggunakan alat khusus yang memadukan dua ujung kabel seukuran rambut secara presisi, dibakar pada suhu tertentu sehingga kaca meleleh tersambung tanpa bagian coated-nya ikut meleleh. Setelah tersambung, bagian sambungan ditutup dengan selubung yang dipanaskan. Alat ini mudah dioperasikan, namun sangat mahal harganya. Inilah sebabnya meskipun harga kabel fiber optik sudah jauh lebih murah namun alat dan biaya lainnya masih mahal, terutama pada biaya pemasangan kabel, splicing dan terminasinya.

Pigtail yang disambungkan ke kabel optik bisa bermacam-macam konektornya, yang paling umum adalah konektor FC. Dari konektor FC di OTB ini kita tinggal menggunakan patchcord yang sesuai untuk disambungkan ke perangkat. Umumnya perangkat optik seperti switch atau bridge menggunakan konektor SC atau LC. Cukup menyulitkan ketika menyebut jenis konektor yang kita kehendaki kepada penjual, FC, SC, ST, atau LC.

Setelah kabel optik terpasang di OTB dilakukan pengujian end-to-end dengan menggunakan Optical Time Domain Reflectometer (OTDR). Dengan OTDR akan didapatkan kualitas kabel, seberapa besar loss cahaya dan berapa panjang kabel totalnya. Harga perangkat OTDR ini sangat mahal, meskipun pengoperasiannya relatif mudah. OTDR ini digunakan pula pada saat terjadi gangguan putusnya kabel laut atau terestrial antar kota, sehingga bisa ditentukan di titik mana kabel harus diperbaiki dan disambung kembali.

Untuk keperluan sederhana misalnya sambungan fiber optik antar gedung pada jarak ratusan meter (hingga 15km) kini teknologi bridge/converter-nya sudah semakin murah dengan kapasitas 100Mbps, sedangkan untuk full gigabit harga switch/module-switch-nya masih mahal. Jadi, meskipun harga kabel serat optik sudah di kisaran Rp10.000/m namun total pemasangannya membengkak karena ada biaya SDM yang menarik dan memasang kabel, biaya splicing setiap core-nya, pemasangan OTB, pengujian OTDR, penyediaan patchcord dan perangkat optiknya sendiri (switch/bridge).

Cahaya yang telah mengalami pelebaran dan pelemahan itu dapat dipulihkan kembali dengan memakai piranti pengulang elektronis, yang ditempatkan pada jarak tertentu. Prinsip kerja piranti ini adalah mengubah cahaya yang datang ke bentuk elektris kemudian diperkuat dan diubah kembali ke bentuk asal (cahaya). Akan tetapi hal ini dianggap kurang praktis, karena dapat menyebabkan kesalahan tambahan, membatasi pesat transmisi dan lebar bidang serta relatif mahal.

Perkembangan teknologi yang begitu pesat telah memunculkan penguat serat terdadah erbium (Erbium Doped Fiber Amplifier, EDFA). Penguat ini dapat mengurangi ketergantungan terhadap piranti pengulang yang biasa digunakan. Fungsi EDFA dalam sistem komunikasi optis adalah :

• Penguat daya, berfungsi meningkatkan daya terpancar dari pengirim.
• Pengulang, dipasang di tempat-tempat tertentu.
• Penguat awal, berfungsi meningkatkan sensitivitas penerima.

Dengan menggunakan EDFA akan diperoleh pembangkitan sinyal dengan faktor yang lebih besar dan dapat membawa data dengan pesat bit yang lebih tinggi dibanding pengulang elektronik.

Dasar Sistem Komunikasi Optik

Sistem komunikasi serat optik pada umumnya terdiri dari pemancar, media transmisi dan penerima. Pada sisi pengirim, informsi yang akan dikirimkan terlebih dahulu diubah ke bentuk isyarat listrik oleh sebuah tranduser sebelum ditransmisikan. Oleh modulator informasi yang terdapat dalam isyarat listrik tersebut diubah lagi ke format yang sesuai. Sejumlah daya diberikan pengirim ke kanal informasi oleh pengkopel kanal (masukan) agar isyarat termodulasi dapat diteima pada sisi penerima. Pengkopel kanal (keluaran) memberi daya kanala informasi ke detektor. Isyarat termodulasi diubah oleh fotodetektor menjadi isyarat listrik. Dan setelah dipisahkan dari pembawanya, isyarat listrik diubah menjadi isyarat aslinya oleh suatu transduser.

Keunggulan Serat Optik

Ada beberapa keunggulan serat optik di banding media transmisi lainnya, yaitu :

• Lebar bidang yang luas, sehingga sanggup menampung informasi yang besar.
• Bentuk yang sangat kecil dan murah.
• Tidak terpengaruh oleh medan elektris dan medan magnetis.
• Isyarat dalam kabel terjamin keamanannya.
• Karena di dalam serat tidak terdapat tenaga listrik, maka tidak akan terjadi ledakan maupun percikan api. Di samping itu serat tahan terhadap gas beracun, bahan kimia dan air, sehingga cocok ditanam dalam tanah.
• Substan sangat rendah, sehingga memperkecil jumlah sambungan dan jumlah pengulang.

Di samping kelebihan yang telah disebutkan di atas, serat optik juga mempunyai beberapa kelemahan di antaranya, yaitu :

• Sulit membuat terminal pada kabel serat
• Penyambungan serat harus menggunakan teknik dan ketelitian yang tinggi.

Proses Pembuatan Serat

Proses pembuatan serat berhubungan erat dengan pemilihan bahan serat. Ada beberapa sifat yang harus diperhatikan dalam pemilihan bahan ini yaitu :

• Bahan serat harus transparan pada panjang gelombang tertentu, agar dapat merambatkan cahaya dengan efisien
• Perbedaan indeks bias inti dan kulit harus kecil dan kedua bahan harus mudah bersatu
• Fleksibel dapat ditarik panjang dan tipis.

Ada dua metode pembuatan serat terdadah erbium, yaitu :

Teknik fase uap (Vapour Phase Technique)

Merupakan suatu teknik yang mendadahkan erbium fase uap ke dalam inti serat. Erbium dipanaskan sampai titik tertentu agat diperoleh tekanan uap kerja yang sesuai. Kemudian uap dialirkan ke dalam serat, dan selanjutnya diendapkan.
Terdapat dua metode dalam teknik fase uap ini. Pertama menggunakan ruang pendadah terisi erbium. Pengendapan selubung dilakukan dengan cara biasa, tetapi selama pengendapan inti, SICl₄, GeCl₄, dan O₂ ditempatkan pada bagian bawah tabung. Ruang pendadah dipanasi secara konstan untuk mengalirkan erbium. Konsentrasi erbium dapat dikendalikan dengan pengaturan suhu ruang pendadah. Sedangkan metode kedua menggunakan spon silika yang terisi erbium guna menggantikan ruang pendadah serta memberikan kemampuan pendadahan erbium yang lebih baik.

Teknik fase cair (Liquid Phase Technique)

Teknik ini mendadahkan erbium fase cair ke dalam serat. Di sini lapisan selubung diendapkan ke dalam tabung landasan dengan cara biasa, sedangkan pengendapan inti dilakukan pada suhu yang lebih rendah, dengan demikian lapisan ini tidak terpuntir secara penuh. Selanjutnya lapisan berpori direndam dalam larutan erbium encer agar pori-pori tersebut terisi. Kemudian dikeringkan dan dilebur ke dalam lapisan kaca jernih. Lalu tabung dimasukkan dalam bentukan dengan cara biasa. Teknik ini juga dapat digunakan untuk berbagai bahan yang didasarkan pada silika berpori.