Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
MAKALAH OSN-PERTAMINA 2011           BIDANG FISIKA TRANSMISI CAHAYA MELALUI SERAT               OPTIS                Oleh:...
KATA PENGANTAR       Dengan memanjatkan Puji Syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yangtelah melimpahkan rahmat-Nya, sehing...
BAB I                                PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang          Fisika mempunyai kaitan yang erat di berbagai ...
1.2 Permasalahan    1. Bagaimana proses terjadinya Transmisi cahaya melalui SeratOptis?    2. Bagaimana proses faktor loss...
Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya ataukebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dike...
BAB II                                   METODOLOGI       Fiber Optic (Serat optis) adalah saluran transmisi yang terbuat ...
1. Core adalah bagian terdalam atau bagian inti dari serat optik yang terdiri       dari satu serat atau lebih, serat inil...
“nisbah    sinus   sudut   datang     dansudut   bias   adalahkonstan,    yang    tergantungpada medium (indeks bias mediu...
(Mode Coupling Losses).2.2.1. PenyebaranRayleigh             Pada core serat optik terjadi perubahanindeks bias yang lebih...
ΒT = isothermal coupressibility (m2/N)2.2.2. Pembengkokan (Bending Losses)             Ada dua jenis pembengkokan yang men...
Gambar 3. Pembengkokkan (Bending)2.2.3. Penggandengan Ragam (Mode Coupling Losses)               Dayayang sudah dilepaskan...
L = -10 log µ…….. (4)               Keterangan:               Pin = Daya yang dimasukkan ke dalam serat optik (Watt)      ...
BAB III                    HASIL DAN ANALISA3.1. Perhitungan Rugi-rugi Penghamburan Rayleigh            Untuk            p...
Perhitungan            -31.99 dB                 -35.9 dB                   3.91 dB            -34.91 Db                 -...
Lebar antara         Lebar kabel                                      Rugi-rugi                                           ...
2       1550 nm            6               0              0.414                       Tabel 4. Nilai Rugi-rugi Penyambunga...
BAB IV                                 KESIMPULANBardasarkanhasilanalisa di atasdapatdisimpulakanbahwa:   1. Untukmenjelas...
REFERENSIhttp://eprints.undip.ac.id/25571/1/ML2F303466.pdfhttp://www.lontar.ui.ac.id/file?file=digital/126812-R0308165-Ana...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Makalah OSN PERTAMINA 2011 ( Transmisi Cahaya Melalui Serat Optis)

1,191 views

Published on

Transmisi Cahaya Melalui Serat Optis - OSN PERTAMINA 2011

Published in: Technology
  • Be the first to like this

Makalah OSN PERTAMINA 2011 ( Transmisi Cahaya Melalui Serat Optis)

  1. 1. MAKALAH OSN-PERTAMINA 2011 BIDANG FISIKA TRANSMISI CAHAYA MELALUI SERAT OPTIS Oleh: ETHELBERT DAVITSON PHANIAS 22020003 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPAFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS PALANGKARAYA 2011
  2. 2. KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan Puji Syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yangtelah melimpahkan rahmat-Nya, sehingga penulisan makalah dengan judul“Transmisi Cahaya melalui Serat Optis” ini dapat selesai sesuai waktu yangditentukan, makalah ini disusun untuk memenuhi syarat FINAL SELEKSI OSNPERTAMINA TINGKAT PROVINSI. Saya menyadari dalam pembuatan makalah ini masih cukup banyakterdapat kekurangan-kekurangan.Sehingga saya juga mengharapkan kritik dansaran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan makalah ini lebih lanjut. Atas perhatian dan partisipasinya saya selaku penyusun mengucapkanterima kasih.Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua.AMIN. Palangka Raya,Oktober 2011 Ethelbert Davitson Phanias
  3. 3. BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Fisika mempunyai kaitan yang erat di berbagai kehidupan misalnya dalam bidang teknologi. Fisika juga menjadi pilar utama untuk kemajuan teknologi, dimana untuk mendukung kebutuhan akan komunikasi berkecepatan tinggi dan berkapasitas besar.Berkembangnya teknologi telekomunikasi adalah titik tolak dan potensi besar untuk dapat meningkatkan dan mewujudkan berbagai jenis pelayanan komunikasi. Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optis. Percobaan ini juga masih tergolong cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuawan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat optis yang sampai sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. SistemkomunikasiSeratOptismempunyaiperan yang sangatpentinguntukmendukungjaringankomunikasikecepatantinggidalamordeg iga bit per second (Gbps) hinggaTerra bit per second (Tbps).
  4. 4. 1.2 Permasalahan 1. Bagaimana proses terjadinya Transmisi cahaya melalui SeratOptis? 2. Bagaimana proses faktor loss padaSeratOptis?1.3 Hipotesis Hipotesis yang digunakan dalam makalah ini yaitukonsepHukumSnelliuspadaseratoptis.1.4. Tujuan 1. Untuk mengetahui proses transmisi cahaya melalui SeratOptis. 2. Untuk mengetahui proses faktor loss pada SeratOptis.1.5 Metodologi Singkat Telekomunikasi yang mempergunakan gelombang elektromagnetik maka pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal informasi. Pertama-tama microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat penerima (receiver) yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang cahaya ini dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi menjadi gelombang cahaya pada transmitter dan kemudian merubahnya kembali menjadi sinyal listrik pada receiver. Pada receiver sinyal listrik dapat dirubah kembali menjadi gelombang suara.
  5. 5. Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya ataukebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengannama komponen optoelectronic pada setiap ujung serat optik. Dalam perjalanannya dari transmitter menuju ke receiver akan terjadiredaman cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya(sambungan). Karena itu bila jarak ini terlalu jauh akan diperlukan sebuahatau beberapa repeater yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahayayang telah mengalami redaman.
  6. 6. BAB II METODOLOGI Fiber Optic (Serat optis) adalah saluran transmisi yang terbuat dari kacaatau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatutempat ke tempat lain. Serat optis adalah sebuah kaca murni yang panjang dantipis serta berdiameter sebesar rambut manusia berkisar antara 2 mm sampai 125mm. Dalam upaya untuk memperoleh kinerja yang baik, biasanya serat ultra purefused silika adalah bahan yang sering digunakan sebagai bahan pembuat seratoptik karena memiliki loss keci. PadaSeratOptiscahaya yang ada di dalam sulit keluar karena indeks biasdari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yangdigunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit.Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding adalahselubung dari core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada coreakan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembalikedalam core lagi.
  7. 7. 1. Core adalah bagian terdalam atau bagian inti dari serat optik yang terdiri dari satu serat atau lebih, serat inilah yang merupakan jalur bagi sinyal cahaya. 2. Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsimemantulkan sinar kembali ke dalam inti(core). 3. Buffer Coating (pembungkus) atau bisa disebut jaket adalah bagian terluar yang merupakan suatu plastik pelapis yang akan melindungi serat optis dari kerusakan akibat pengaruh luar. Seperti kelembapan udara, abrasi dan kerusakan. Walaupun cahaya merambat sepanjang inti serat tanpa lapisan material kulit,namun kulit memiliki beberapa fungsi: 1. Mengurangi cahaya yang loss dari inti ke udara sekitar. 2. Mengurangi loss hamburanpadapermukaaninti. 3. Melindungiseratdarikontaminasipenyerapanpermukaan. 4. Menambahkekuatanmekanis.2.1. HukumSnellius HukumSnelliussangatkitapahamibersamadenganmudahkarenameman grumusannyasangatmudahdanmudahdimengerti.HukumSnelliusadalahrumu smatematika yang memberikanhubunganantarasudut datang dansudut bias padacahayaataugelombanglainnya yang melaluibatasantaradua medium isotropic berbeda, sepertiudaradangelas.Hukuminimenyebutkan bahwa
  8. 8. “nisbah sinus sudut datang dansudut bias adalahkonstan, yang tergantungpada medium (indeks bias medium)”. Perumusan lain yang ekivalenadalahnisbahsudut datang dansudut bias samadengannisbahkecepatancahayapadakedua medium yang samadengankebalikannisbahindeks bias. Perumusanmatematis hukum Snellius adalah: = = Atau = Atau Lambang merujuk pada sudut datang dansudut bias, pada kecepatancahayasinar dating dansinar bias. Lambang menunjuk pada indeks bias medium yang dilaluisinardatang, sedangkan adalah indeks bias medium yang dilalui sinar bias.2.2. PenyebabFaktorLosspadaSeratOptis Dalalm proses transmits cahayainiperludiperhitungkan faktor loss (kehilanganenergi) agar informasidapatterkirimmelaluijarak yang sangatpanjang (ribuan km) secaraakurat. Faktor loss disebabkanolehPenyebaranRayleigh, PenyerapandanPenggadengan Ragam
  9. 9. (Mode Coupling Losses).2.2.1. PenyebaranRayleigh Pada core serat optik terjadi perubahanindeks bias yang lebih pendek daripada panjang gelombang sinar yangdirambatkan, maka akan terjadi hamburan. Gambar 2. Penyebaran Rayleigh Rumus yang digunakan untuk rugi-rugi penyebaran rayleigh, sebagai berikut: – …………. (1) Keterangan: ∞ S = Rugi-rugi Rayleigh (dB) = Koefisien kemampatan isothermis bahan= 7.10-11m2 /N n = Indeks bias inti = 1.46 = konstanta Boltzman=1.38x10-23Joule/0K Tf = suhu dimana fluktuasi kerapatan melebur dalam glass = 1400K λ = panjang gelombang (m) Tf = temperatur (0C/0K)
  10. 10. ΒT = isothermal coupressibility (m2/N)2.2.2. Pembengkokan (Bending Losses) Ada dua jenis pembengkokan yang menyebabkan rugi- rugidalamfiber,yaitupembengkokan-mikro (microbending)danpembengkokan-makro (macrobending).Keduanyatimbulkarenaalasan yang berbeda, dan menimbulkan rugi-rugi dengan dua macam mekanisme yang berbeda pula.Pembengkokanmikroadalahsuatu pembengkokan mikroskopis dari inti fiberyang disebabkan oleh laju penyusutan (contraction) thermalyang sedikitberbeda antara bahan inti dan bahan pelapis. Pembengkokan-mikro dapat juga timbul bila fiber berulang kali digulung menjadi suatu kabel fiber majemuk (multifiber cable), atau bila digulung pada kelos-kelos untuk memudahkanpengangkutannya. Makin tajam belokan itu dibuat, makinbanyak pula ragam-ragam yang terlepas pada belokan. Pembengkokan makro adalah pelengkunganfiberoptis.Rugi-rugi pembengkokan sebagai berikut: Loss Pembengkokan= Loss padakabeltidakdibengkokan - Loss pada kabel dibengkokan. ……. (2)
  11. 11. Gambar 3. Pembengkokkan (Bending)2.2.3. Penggandengan Ragam (Mode Coupling Losses) Dayayang sudah dilepaskan dengan baik ke dalamsuaturagam yangmerambatmungkin kemudian digandengkankedalamsuatu ragam bocor atau ragamradiasipada sebuah titik yang agak jauh pada fiber. Efekpenggandenganinidapat terjadikarenarugi-rugiini timbulpada saatseratoptis dikopel/disambungkandengansumbercahayaatauphotodetector.Rugi– rugicoupling dapatdiperkecildenganpenambahan lensa di depan sumber cahaya atau pembentukanpermukaantertentu(misalnyaspherical- surface)padasumbercahaya atau ujung fiber. Gambar 4. Penggandengan ragam (Mode Coupling) Rugi-rugi (Loss) penggandengan ragam secara umum sebagai berikut: …….. (3) maka
  12. 12. L = -10 log µ…….. (4) Keterangan: Pin = Daya yang dimasukkan ke dalam serat optik (Watt) Pout = Daya yang dipancarkan oleh sumber cahaya (Watt) µ = Efisiensi penyambungan atau L = -10 log η………. (5) dengan η= ………. (6) Keterangan: L = Rugi-rugi (dB) d = lebar antara sambungan (µm) a = lebar kabel fiber (cm) η = effisiensi(Oktavianto Utomo Siswanto, Analisis Perhitungan Rugi-Rugi pada Serat Optik,hal. 1-2)
  13. 13. BAB III HASIL DAN ANALISA3.1. Perhitungan Rugi-rugi Penghamburan Rayleigh Untuk perhitungan rugi-rugi penghamburan rayleighmenggunakanrumusyang terdapatpadateorisehingga dapatmembandingkanhasildariperhitungandan pengukuran rugi- rugi.Denganmenggunakanpersamaan(1)perhitunganrugi- rugipenghamburanrayleighdapatdilakukanberdasarkan datadarireferensiPT.Telkom, lihat pada tabel 1 sebagai berikut. π λ N kb Tf βt ∞S 3,14 1310 nm 1,4681 1,38x10-23 1400 K 7.10-11 m2/N -31,99 dB 3,14 1550 nm 1,4681 1,38x10-23 1400 K 7.10-11 m2/N -34,91 dB Tabel 1. Nilai perhitungan rugi-rugi penyebaran Rayleigh Dari hasilperhitunganrugi- rugipenyebaranRayleighdiperolehperbandinganantara data perhitungandengan data pengukuranrugi-rugiyang dapatdilihatpadatable 2Sebagaiberikut. Data Hasil Data Hasil Selisih Data Hasil Perhitungan Pengukuran Pengukuran dan
  14. 14. Perhitungan -31.99 dB -35.9 dB 3.91 dB -34.91 Db -37 dB 2.09dB Table 2. Hasil perbadingan antara data perhitungan dengan data penelitian pada rugi-rugi penyebaran Rayleigh Padaanalisis penyebaran rayleigh didapatkan nilai rugi-rugi yangberbeda antara perhitunganberdasarkanteori dengan hasil pengukuran rugi-rugi menggunakan OTDR. Dengan sumber panjang gelombang sebesar 1310 nmnilaihasil perhitungan rugi-rugi berdasarkan teori sebesar-31.8 dBsedangkanhasilpengukuran menggunakan OTDRsebesar -35.9dBsehingga didapatkannilai selisih sebesar 4.1 dB.Hal inidisebabkan karena pada waktu penyebaran,banyaknya sinar yang keluar dari kabel serat optis kondisinya sudah tidak layakdipakai. Selain itu juga perhitungan yangdilakukan pada pengukuran tidak sama dengan teori.3.2. Perhitungan Rugi-rugi Penggandengan Dalam hal ini perhitungan rugi-rugi penggandengan berdasarkan teori menggunakan nilai data yang diperoleh dariPT.Telkom.Pada pengukuran rugi-rugi penggandengan menggunakankonektor dan perhitungannya menggunakan persamaan(5) dan(6).Daripersamaan tersebut maka dapat dilihat nilai rugi-rugi pergandengan pada tabel 3,sebagai berikut:
  15. 15. Lebar antara Lebar kabel Rugi-rugi Efisiensi (µ) sambungan (d) fiber (a) penggandengan(L) 1 µm 0,2 cm 0.999676 0.001406 dB 2 µm 0,2 cm 0.999352 0.002813 dB 3 µm 0,2 cm 0.999028 0.004221 dB 4 µm 0,2 cm 0.998704 0.005629 dB 5 µm 0,2 cm 0.998380 0.007038 dB Tabel 3. Nilai Rugi-rugi Penggandengan Pada analisis hasil rugi-rugiteknikpenggandengan berlandaskan teori sedangkan untuk pengukurannya ditetapkan sebesar 0.5 dB/buah.Sehingga dapat dilihatbahwa perbandingan selisih antaraperhitungan dengan pengukuran rugi-rugi sangat jauh. Hal inidisebabkantidakoptimalnya konektor yang dipakai, rugi-rugiintrinsik yang timbul dariperbedaan serat yang disambung termasuk dari variasi dalam inti serat dandiameter sebelah luar, serta perbedaan profil yaitu kelonjongan.3.3. Perhitungan Rugi-rugi Penyambungan Dalam penelitian di Telkom, nilai dari rugi- rugipenyambunganberdasarkan pengukuran kabel serat optik 4. Redaman Sambungan (dB) No. Panjang Lokasi Km Fusion Serat Gelombang (λ) OTDR Splicer 1 1310 nm 6 0 0,481
  16. 16. 2 1550 nm 6 0 0.414 Tabel 4. Nilai Rugi-rugi PenyambunganPadaanalisisteknikpenyambungan yang lamadenganmenggunakanfusionsplicerdan OTDRdidapatkanhasilpengukuranrugi-rugi yangberbeda,dimanapadafusion splicer rugi-ruginyasebesar 0.000 dBdanpada OTDRantara 0.481 dB dan 0.414dB. Hal inidisebabkankarenapadawaktu prosespenyambunganpelurusanseratoptisdilakukandenganstatistik, yaitupelurusanseratoptis dengancarapelurusanintidan selubung. Dalampelurusanserat optisdisampingkelurusan inti,kelurusanselubungjugadiperhitungkansehinggakelurusanintiserattidakoptimal.(Oktavianto Utomo Siswanto, Analisis Perhitungan Rugi-Rugi pada SeratOptik, hal. 8-9)
  17. 17. BAB IV KESIMPULANBardasarkanhasilanalisa di atasdapatdisimpulakanbahwa: 1. Untukmenjelaskanbagaimanatransmisicahayapadaserat optis digunakanduapendekatan/teori, yaitupendekatancahayasebagaisinar (optic geometrik) dancahayasebagaigelombangelektro-magnetik (optic fisis) / teori mode. 2. Secaraumumrugi-rugi yang terjadipada serat optis yaiturugi- rugipenyebaranrayleigh, rugi-rugipenggandengan, rugi- rugipenyambungandanrugi-rugipembengkokansedangkanrugi- rugiredamanpadakonektormerupakanrugi-rugitambahan yang terjadi di serat optis.
  18. 18. REFERENSIhttp://eprints.undip.ac.id/25571/1/ML2F303466.pdfhttp://www.lontar.ui.ac.id/file?file=digital/126812-R0308165-Analisis%20power-HA.pdfhttp://bosgentongs.files.wordpress.com/2010/10/makalah-sistim-komunikasi-serat-optik.pdfhttp://eviandrianimosy.blogspot.com/2010/03/rugi-rugi-pada-serat-optik.htmlhttp://hosborntwelve.blogspot.com/2011/03/cara-kerja-fiber-optik.html

×