FIBER Optik

Posted by : Khieply Selasa, 01 April 2014

Fiber optik merupakan saluran transmisi (pemindah informasi) yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain. Fiber Optik terbuat dari serat kaca dan bentuknya panjang dan tipis serta berdiameter sebesar rambut manusia. Serat kaca ini merupakan serat yang dibuat secara khusus yang terbuat dari bahan kaca murni dan kemudian diproses menjadi sebentuk gulungan kabel agar dapat digunakan untuk melewati data yang ingin dikirim atau diterima.

Fiber optik ini terdiri dari beberapa bagian yaitu Cladding, Core, dan Buffer Coating. Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik dan menjadi tempat berjalannya cahaya sehingga pengiriman cahaya dapat dilakukan. Cladding adalah lapisan luar yang membungkus Core dan memantulkan kembali cahaya yang terpancar keluar kembali ke dalam Core. Sedangkan Buffer Coating merupakan lapisan plastik yang melindungi serat dari kerusakan dan kelembaban.

Core dan Cladding terbuat dari kaca sedangkan Buffer atau Coating terbuat dari plastik agar fleksibel.

Terdapat dua jenis fiber optik yang umumnya digunakan, yaitu Single Mode dan Multi Mode. Kabel Single Mode mempunyai ukuran Core yang kecil dan dapat menjangkau jarak yang lebih jauh hingga ratusan kilometer serta hanya dapat mengirim satu sinyal pada satu waktu (contoh: telepon dan TV kabel). Sedangkan Multi Mode memiliki ukuran Core yang lebih besar, dapat mengirim sinyal yang berbeda pada saat yang bersamaan, namun hanya mampu menjangkau kurang dari 550 meter. Di dalam sistem komunikasi menggunakan fiber optik, sinyal informasi yang lalu-lalang di dalamnya adalah berwujud cahaya karena cahaya relatif lebih kebal terhadap gangguan dari luar. Cahaya tidak akan terganggu oleh listrik bertegangan tinggi, tidak akan terganggu oleh suhu udara baik panas maupun dingin, dan juga tidak terganggu oleh frekuensi radio di sekitarnya.

Kecepatan transmisi fiber optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi seperti telepon, TV kabel, atau internet. Fiber optik juga digunakan untuk keperluan pemotretan medis , sensor, dan optik pencitraan. Komunikasi di dunia tidak akan berkembang demikian cepat tanpa adanya teknologi yang satu ini.

Fiber optik memiliki banyak kelebihan di antaranya adalah informasi yang ada ditransmisikan dengan kapasitas (bandwidth) yang besar. Fiber optik dapat dipergunakan dengan kecepatan yang tinggi, hingga mencapai beberapa gigabit/detik. Karena murni terbuat dari kaca dan plastik maka signal tidak terpengaruh pada gelombang elektromagnetik dan frekuensi radio. Ukurannya kecil dan ringan sehingga sangat memudahkan pengangkutan dan pemasangan di lokasi. Fiber optik juga sangat aman dipasang di tempat-tempat yang mudah terbakar karena tidak akan terjadi hubungan api pada saat kontak atau terputusnya fiber optik.

Fiber optik memerlukan daya listrik yang relatif tidak terlalu besar. Karena fiber optik tidak digunakan untuk melewatkan sinyal-sinyal listrik, maka fiber optik tidak akan mengalami kepanasan dan penipisan akibat tegangan listrik yang lewat di dalamnya. Fiber optik bisa ditanam di tanah jenis apapun atau digantung di daerah manapun tanpa harus cemas mengalami korosi/berkarat. Komunikasi menggunakan fiber optik lebih aman karena informasi yang lewat tidak mudah untuk disadap atau dikacaukan dari luar.

Di antara begitu banyak kelebihan yang dimilikinya, fiber optik juga memiliki kekurangan di antaranya adalah harganya yang cukup mahal serta fiber optik ini susah untuk disambung dibandingkan kabel biasa karena metode penyambungannya yang harus menggunakan teknik dan alat khusus serta ketelitian yang tinggi.

Penemu Serat Optik dapat Nobel Fisika 2009, kapan nyusul?

Tidak ada hal yang dapat menyimbolkan zaman informasi secara lebih baik daripada internet dan kamera digital (yang penyebarannya didukung oleh kabel serat optik dan CCD, yang merupakan karya Nobel Fisika 2009).(Robert Kirby-Harris, Kepala Institut Fisika Inggris, Reuters, 6/10/2009)

Oktober memang bulan Hadiah Nobel. Seperti telah kita ikuti beritanya, Hadiah Nobel untuk Kedokteran, Fisika, Kimia, Sastra, dan Perdamaian telah diumumkan pekan silam dan terakhir, Senin kemarin, Nobel Ekonomi. Kali ini, ulasan difokuskan untuk menyoroti Nobel Fisika dalam kaitannya dengan bidang yang kini tumbuh sangat mengesankan, yakni komunikasi.

Seperti kita baca, separuh dari hadiah yang besarnya 1,4 juta dollar AS diberikan kepada Charles K Kao dan separuh lainnya dibagi untuk dua peneliti dari Bell Labs, yakni Willard S Boyle dan George S Smith. Kao diberi penghargaan karena dinilai berjasa mengungkap rahasia bagaimana melewatkan cahaya ke jarak jauh melalui kabel serat optik. Penemuan ini ia buat pada pertengahan tahun 1960-an. Sementara Boyle dan Smith untuk jasanya menemukan sensor semikonduktor yang dikenal dengan sebutan charge- coupled device(CCD). Dewasa ini CCD ada dalam jutaan kamera digital.

Sekjen Akademi Nobel Gunnar Oquist ketika mengumumkan pemenang mengatakan, karya ilmiah yang mendapat penghargaan tahun ini telah “meletakkan fondasi bagi masyarakat informasi modern” dewasa ini.

Serat optik

Kabel serat optik dan laser yang mampu mengirim pulsa cahaya sebenarnya sudah ada ketika Dr Kao mulai meriset serat optik. Namun, pada waktu itu, denyut cahaya hanya bisa berjalan sekitar 20 meter melalui serat kaca sebelum 99 persen cahaya meredup. Kao bertekad untuk merentang jarak jangkau 20 meter tersebut menjadi 1 kilometer (New York Times, 6/10).

Waktu itu banyak peneliti yang mengira bahwa ada banyak cacat pada serat gelas, seperti lubang atau retakan, yang membuat cahaya menyebar.

Bulan Januari 1966, Kao yang saat itu bekerja di Standard Telecommunication Laboratories, Inggris, memaparkan penemuannya. Ia mengungkapkan bahwa yang salah bukan pembuatan serat, tetapi bahan baku serat tersebut, yakni kaca, yang tidak cukup murni. Kaca yang lebih murni, terbuat dari kuarsa yang dilebur, akan lebih transparan sehingga cahaya akan bisa lewat dengan lebih mudah.

Apa yang dikatakan Kao dapat dibuktikan ketika pada tahun 1970 peneliti di Corning Glass Works bisa membuat serat optik ultramurni yang panjangnya lebih dari setengah mil, atau hampir 1 kilometer.

Jagat informasi

Dr Kao sendiri, yang kemudian bekerja di Chinese University, Hongkong, ketika mengomentari penghargaan yang diberikan kepadanya mengatakan itu sungguh amat tidak terduga.

“Serat optik telah mengubah jagat informasi demikian banyak dalam 40 tahun terakhir. Pasti hal itu disebabkan oleh jaringan serat optik yang memungkinkan berita bisa melaju dengan cepat,” kata Kao.

Menurut Akademi Nobel Swedia, jaringan kabel optik yang digunakan sekarang ini, bila diurai, akan memiliki panjang lebih dari 600 juta mil, atau hampir 1 miliar kilometer.

Ya, jagat informasi, dan kemudian zaman informasi, dengan kokoh dibangun oleh penemuan serat optik. Namun, menurut Robert Kirby-Harris, Kepala Institut Fisika Inggris, tidak ada hal yang dapat menyimbolkan zaman informasi secara lebih baik daripada internet dan kamera digital, di mana untuk yang terakhir ini komponen pentingnya berupa CCD ditemukan oleh Dr Boyle dan Dr Smith (Reuters, 6/10).

Teknologi CCD yang semula diarahkan untuk pembuatan telepon bergambar ini kemudian ditinggalkan oleh kedua penelitinya, yang tertarik kepada riset lain. Namun, CCD sendiri selanjutnya dimanfaatkan secara luas di berbagai penjuru dunia. Sekadar catatan, pada sebuah kamera dengan daya resolusi 10 megapiksel terdapat 10 juta CCD.

Selain digunakan pada kamera biasa, CCD juga digunakan pada teleskop angkasa Hubble, yang menghasilkan panorama alam semesta, dan juga pada wahana pendarat Mars NASA yang menghasilkan foto-foto eksotik daratan planet merah ini.

Kini, dari kilobita ke gigabita, dan berikutnya ke petabita dan exabita, informasi mengalir dengan lancar, lalu dalam wujud visual, bak muncul begitu saja, tambah Kirby-Harris.

Semua itu tidak lain karena adanya serat kaca yang memfasilitasi komunikasi pita lebar global seperti internet, tambah Komite Nobel. “Teks, musik, foto, dan video dapat ditransfer ke penjuru dunia dalam sepersekian detik,” kata Komite.

Kapan Nyusul?

Dengan kedua karya Nobel di atas, berlangsung revolusi komunikasi yang masih kita saksikan hingga hari ini. Masyarakat Indonesia pun sudah secara luas menikmati kegunaan penemuan tersebut. Namun, apakah kita hanya puas sebagai pengguna internet dan kamera digital, tanpa memberi nilai tambah inovatif dari pemakaian kedua penemuan Nobel di atas?

Sungguh luar biasa saudaraku, ingin rasanya tekun di dunia optik dan menyusul jejak mereka..(semoga bukan hanya mimpi

) kapan ya bisa?

note: dirilis dari berbagai sumber

Biografi Singkat sang pemenang nobel:

Charles Kuon Kao lahir di Shanghai (Cina) pada tahun 1933 dan meraih gelar Ph.D di bidang Teknik Elektro tahun 1965 dari Imperial College, London. Kao memiliki kewarganegaraan Cina, Amerika Serikat, dan Inggris. Kao pernah menjabat sebagai direktur Engineering of Standard Telecommunication Laboratories, Harlow, Inggris Raya dan wakil kanselir Chinese University of Hongkong. Kao pensiun sejak tahun 1996 dan menetap di Happy Valley, Hongkong (Cina).

Williard Sterling Boyle lahir di Amherst (Nova Scotia, Kanada) pada tahun 1924 dan meraih Ph.D di bidang Fisika pada tahun 1950 dari Universitas McGill, Kanada. Kao memiliki kewarganegaraan Kanada dan Amerika Serikat. Kao pernah menjabat sebagai direktur eksekutif Communication Sciences Division, Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey, Amerika Serikat. Boyle pensiun sejak tahun 1979 dan menetap di Wallace, Nova Scotia, Kanada

George Elwood Smith lahir di White Plains (New York, Amerika Serikat) pada tahun 1930 dan meraih Ph.D di bidang Fisika pada tahun 1959 dari Universitas Chicago, Illinois, Amerika Serikat. Smith pernah menjabat kepala VLSI Device Departement, Bell Laboratories, Murray Hill, New Jersey, Amerika Serikat. Smith pensiun sejak 1986 dan menetap di Bernegat, New Jersey, Amerika Serikat

Orang-orang Yang Paling Berjasa Dalam Sejarah Penemuan Fiber Optic

Di balik kecanggihan dan kehandalan kabel Fiber Optic ada cerita tentang usaha dan kerja keras dari para perintis dan penemu teknologi ini.
Tahun 1880 Alexander Graham Bell mempatenkan sebuah sistem telpon optik yang disebut dengan Photophone. Penemuan ini dianggap kurang praktis karena kualitas sinyal yang dikirim melalui cahaya tidak sebagus pada temuan Graham Bell sebelumnya berupa telepon biasa yang sinyalnya terkirim melalui sebuah kawat penghantar.
Photophone kemudian dianggap sebagai temuan yang gagal. Pada tahun 1840an fisikawan Swiss, Daniel Collodon dan fisikawan Perancis, Jacques Babinet menunjukkan bahwa cahaya dapat mengikuti aliran air yang membentuk air mancur. Kemudian fenomena ini dipopulerkan oleh fisikawan asal Inggris John Tyndall pada 1854. Seiring pergantian abad ditemukan juga bahwa batang kuarsa yang bengkok bisa membawa cahaya.

Selanjutnya orang pertama yang dianggap berhasil menampilkan gambar melalui sekumpulan serat optic adalah Heinrich Lamm. Lamm adalah seorang mahasiwa kedokteran di Munich, Jerman. Tujuan dari eksperimennya adalah agar bisa melihat bagaian dalam tubuh yang tidak bisa dilihat secara langsung. Tahun 1930 ia menyatakan telah berhasil menampilkan gambar pada kertas dengan menggunakan cahaya dari sebuah kawat pijar yang melewati sekumpulan serat optic pendek. Namun gambar hasil dari percobaan tersebut tidak begitu bagus. Sayang Lamm harus pindah ke Amerika karena ia seorang Jahudi.

Pada tahun 1951, seorang berkebangsaan Denmark mencoba mempatenkan hasil temuannya dalam bidang fiber optic namun lembaga paten Denmark menolaknya karena dianggap menjiplak hasil karya John Logie Baird dari Inggris dan Clarence W. Hansell dari Amerika Serikat yang berjasa untuk penemuan televisi dan mesin facsimilie. Sejak saat itu tidak terdengar lagi usaha-usaha pengembangan system fiber optic.

Akhirnya di tahun 1954 Abraham van Heel dari Technical University of Delft, Belanda dan Harold H. Hopkins dan Narinder Kapany dari Imperial College London, secara terpisah mengumumkan kesuksesan mereka pada teknik pencitraan melalui kumpulan serat optik pada journal Nature di Inggris.
Hasil ini dari percobaan Van Heel semakin baik setelah melalui hasil diskusinya denga seorang Fisikawan di bidang optik dari Amerika bernama Brien O’Brien. Van Heel kemudian menutup serat optiknya dengan bahan yang memiliki indeks bias cahaya yang lebih rendah yang bisa mengurangi dampak refleksi pada permukaan sehingga mengurangi kontaminasi dan juga efek Crosstalk antar serat.

Selanjutnya seorang dokter bernama Basil Hirschowitz dan asistennya bernama Lawrence Curtis serta seorang fisikawan C. Wilbur Peter yang sedang mengerjakan sebuah proyek untuk pemeriksaan bagian dalam perut berhasil mengembangkan sebuah serat optic yang terselubung. Pada tahun yang sama Will Hicks yang nantinya bekerja di American Optical Co, membuat serat berselubung kaca tetapi Hicks kalah dalam mendapatkan hak paten atas temuanya karena temuan tersebut dianggap memiliki atenuasi atau pelemahan sinyal yang besar (1 dB per meter) sehingga tidak efisien untuk dipakai pada system komunikasi.

Selanjutnya seorang peneliti muda Charles K. Kao yang bekerja Standard Telecommunications Laboratories (STL) meneliti cara mengurangi atenuasi serat optic yang sudah ada saat itu. Dalam penelitiannya Dr Charles K. Kao berhasil menemukan bahwa kemampuan serat optic temuannya memiliki kemampuan untuk menyalurkan 200 saluran Tv atau 200 ribu saluran telepon. Perangkat yang digunakan dalam penelitiannya terdiri atas sebuah serat optic dilapisi oleh lapisan kaca yang mengelili intinya dengan indeks refraktif yang satu persen lebih kecil dari intinya. Total diameter jalur yang akan dilewati oleh gelombang cahaya tersebut adalah 300 sampai 400 micron. Gelombang cahaya disebarkan sepanjang permukaan antara dua kaca.
Dr. Kao menyatakan bahwa ia memperkirakan bisa mengurangi atenuasi sebesar 20 dB/ Km.
Beliau kemudian mengajukan dana untuk penelitiannya itu.

Sementara Dr.Kao melakukan penelitian tiga orang yang berkerja pada perusahaan Corning Glass Works, Robert Maurer, Donald Keck, Peter Schultz melakukan serangkaian uji coba untuk mendapatkan bahan yang memiliki indeks bias yang lebih rendah. Pada bulan September 1970 mereka mengumumkan bahwa mereka telah membuat serat singlemode dengan redaman di 633 nanometer (nm) helium neon baris di bawah 20 dB / km. Dan setelah dicoba di Laboratorium Penelitian Martlesham Heath dikonfirmasi bahan tersebut memiliki atenuasi yang rendah.

Selanjutnya banyak perusahaan dan lembaga yang melalukan penelitian dan pengembangan secara terus menerus hingga sampai pada pencapaian saat ini.