PEMBUATAN KABEL FIBER OPTIK

BAB I

PERENCANAAN DAN PENGENDALIAN

1.1       Pengertian Fiber Optik

            Fiber optik adalah sebuah kaca murni yang panjang dan tipis serta berdiameter sebesar rambut manusia. Dan dalam pengunaannya beberapa fiber optik dijadikan satu dalam sebuah tempat yang dinamakan kabel optik dan digunakan untuk mengantarkan data digital yang berupa sinar dalam jarak yang sangat jauh.

            Kira-kira lebih dari 20 tahun yang lalu, kabel serat optik (Fiber Optic) telah mengambil alih dan mengubah wajah teknologi industri telepon jarak jauh maupun industri automasi dengan pengontrolan jarak jauh. Serat optik juga memberikan peranan besar membuat Internet dapat digunakan di seluruh dunia. Ketika serat optik menggantikan tembaga (copper) sebagai long distance calls maupun internet traffic yang secara tidak langsung berdampak pada penurunan biaya produksi.

            Untuk memahami bagaimana sebuah kabel serat optik bekerja, sebagai contoh coba bayangkan sebuah sedotan plastik atau pipa plastik panjang fleksible berukuran besar. Bayangkan pipa tersebut mempunyai panjang seratus meter dan anda melihat kedalam dari salah satu sisi pipa. Seratus meter di sebelah sana seorang teman menghidupkan lampu senter dan diarahkan kedalam pipa. dikarenakan bagian dalam pipa terbuat dari bahan kaca sempurna, maka cahaya senter akan di refleksikan pada sisi yang lain meskipun bentuk pipa bengkok atau terpilin masih dapat terlihatpantulan cahaya tersebut pada sisi ujungnya. Jika misalnya seorang teman anda menyalakan cahaya senter hidup dan mati seperti kode morse, maka anda dan teman anda dapat berkomunikasi melalui pipa tersebut. Seperti itulah prinsip dasar dari serat optik atau yang biasa dikenal dengan nama fiber optic cable. 

• Core adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar dilakukan.

• Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam inti(core).

• Buffer Coating adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan. 

 

1.2       Cara Kerja Fiber Optik

            Sebuah kabel fiber optik terbuat dari serat kaca murni, sehingga meskipun kabel mempunyai panjang sampai beratus2 meter, cahaya masih dapat dipancarkan dari ujung ke ujung lainnya. Helai serat kaca tersebut didesain sangat halus, ketebalannya kira-kira sama dengan tebal rambut manusia. Helai serat kaca dilapisi oleh 2 lapisan plastik (2 layers plastic coating) dengan melapisi serat kaca dengan plastik, akan didapatkan equivalen sebuah cermin disekitar serat kaca.
            Cermin ini menghasilkan total internal reflection (refleksi total pada bagian dalam serat kaca),  sama seperti jika kita berada pada ruangan gelap dengan sebuah jendela kaca, kemudian anda mengarahkan cahaya senter 90 derajat tegak lurus dengan kaca , maka cahaya senter akan tembus ke luar ruangan. Akan tetapi jika cahaya senter tersebut diarahkan (ke jendela berkaca) dengan sudut yang rendah (hampir paralel dengan cahaya aslinya), maka kaca tersebut akan berfungsi menjadi cermin yg akan memantulkan cahaya senter ke dalam ruangan. demikian pada serat optik, cahaya berjalan melalui serat kaca pada sudut yang rendah.

Untuk mengirimkan percakapan2 telepon melalui serat optik, suara analog di rubah menjadi sinyal digital. Sebuah laser transmitter pada salah satu ujung kabel on/off untuk mengirimkan setiap bit sinyal.

            System fiber optik Modern dengan single laser bisa mentransmitkan jutaan bit/second. Atau bisa dikatakan laser transmitter on dan off jutaan kali/second. System terbaru laser transmitter dapat mentransmitkan warna2 yang berbeda untuk mengirimkan beragam sinyal digital dalam fiber optik yang sama.

Kabel fiber optik modern dapat membawa sinyal digital dengan jarak kurang lebih 60 mil (sekitar 100 Km). Pada jalur distribusi jarak jauh biasanya terdapat peralatan tambahan (equipment hut) setiap 40-60 mil,yang berfungsi pick-up equipment yang akan menampung, menguatkan sinyal, dan kemudian me- retransmit-kan sinyal ke equipment selanjutnya.

BAB II

PERENCANAAN DAN PENGENDALIAN

2.1       Proses Pembuatan Kabel Fiber Optik

            Untuk proses pembuatan kabel fiber optik dapat menggunakan 4 macam teknik/metode yang berbeda, metode tersebut yaitu :  

     1.OVPO (Outside Vapor Phase Oxidation)

Pembuatan fiber pertama yang memiliki loss kurang dari 20 dB/km adalah oleh Corning Glass Works dengan metode OVPO. Sebuah layer partikel SiO₂ yang disebut sebagai “soot” disimpan secara bertahap dari burner (pembakar) ke rotating graphite (ceramic mandrel-bait rod). Glass soot tersebut menempel pada mandrel dari layer per layer.

Dengan melakukan kontrolling terhadap aliran komponen uap logam halida selama proses pembentukan perform tersebut, komposisi dan dimensi untuk core dan cladding bisa dibuat, selain itu step index ataupun gradded index perform juga bisa dibuat.  

Setelah proses pembentukan preform selesai, mandrel kemudian dilepaskan. Selanjutnya pada preform dilakukan proses vitrification/ dipanaskan pada temperatur yang tinggi (> 1400^o) untuk menghasilkan clear glass perform (rod/ tube).

2. VAD (Vapor-phase Axial Deposition)

Pada metode VAD, proses pembentukan partikel SiO₂ sama dengan yang terjadi pada OVPO. Partikel-partikel tersebut disatukan oleh torches (suluh/pemanas) didalam reaction chamber, kemudian disimpan pada ujung permukaan batang glass selika yang telah terbentuk sebelumnya seperti biji/ bibit yang menempel.

            Porous perform bergerak secara axial keatas dan berputar  secara kontinyu untuk memastikan kesimetrian silindris dari proses pembentukan perform tersebut. Seiring dengan pergerakan porous perform yang terus keatas, kemudian akan dilakukan proses pemanasan sampai ke tahap zone melting oleh carbon ring heater sehingga bisa didapatkan transparant rod preform yang kemudian akan dirubah menjadi lebih padat (solid).

Keuntungan:

• ·         Perform tidak memiliki central hole seperti pada OVPO

• ·         Perform bisa dibuat lebih panjang tetapi pasti berpengaruh pada cost dan hasilnya

• ·    Posisi reaction chamber dan zone melting (ring heater) yang terhubung satu sama lain mengurangi kemungkinan terjadinya kontaminasi ekternal dari seperti karena adanya debu atau uap air

    3. MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition)

Pertama dilakukan oleh Bell Laboratories dan kemudian diadopsi secara luas yang digunakan untuk memproduksi very low loss gradded-index fiber. Uap partikel glass didapatkan dari reaksi antara bahan gas logam halida dengan oxigen yang mengalir didalam silica pipe.

            Kemudian partikel glass tersebut disimpan dan dilakukan proses sintering oleh H₂O₂ burner (oxyhydrogen) yang berjalan sepanjang silica pipe sehingga diperoleh clear glass layer (sintered glass). Ketika ukuran/ ketebalan dari glass sudah sesuai dengan yang diinginkan aliran uap partikel glass tadi dihentikan dan kemudian tabung (pipe) dipanaskan sampai suhu yang tinggi sehingga dihasilkan solid rod preform.

            Fiber yang dihasilkan dari preform MCVD akan memiliki core yang terdiri dari vapor-deposited material dan cladding yang terbuat dari original silica tube.

     4. PCVD (Plasma-activated Chemical Vapor Deposition)

Metode PCVD ditemukan oleh scientists at Philips Research. PCVD mirip dengan MCVD pada proses pembentukan yang terjadi pada silica tube. Nonisothermal plasma beroperasi pada tekanan yang rendah untuk menginialisasi reaksi kimia. Silica tube berada pada temperatur 1000-1200^oC untuk mengurangi tekanan. Microwave resonator yang bekerja pada 2.45 GHz berjalan sepanjang silica tube untuk menghasilkan plasma.

            Proses pembuatan dengan teknik PCVD ini menghasilkan dan menyimpan clear glass material secara langsung pada dinding tube tanpa melalui soot formation, jadi tidak ada proses sintering didalamnya. Ketika ketebalan/ diameter dari glass sudah sesuai dengan yang diinginkan tube (tabung) berubah membentuk jadi preform  seperti yang terjadi pada MCVD. 

2.2       Syarat Material Kabel Fiber Optik

•         Syarat material yang bisa dibuat sebagai bahan penyusun kabel (fiber) optik:

–        Material harus bisa dibuat panjang (long),  ramping (thin), dan serat yang fleksibel

–        Material harus transparan pada panjang gelombang optik agar cahaya bisa terbimbing dalam fiber secara efisien

–        Secara fisik, material tersebut harus mampu memberikan perbedaan indek bias antara core dan cladding

•         Material yang memenuhi syarat tersebut adalah bahan kaca (glasses) dan plastik

•         Kebanyakan fiber optik terbuat dari bahan kaca yang terdiri dari silica/ silicate (SiO₂)

2.3       Berdasarkan Bahan Penyusunnya Serat Optik  Dibagi Menjadi Lima

[a] Glass fibers

            Glass fiber dibuat melalui reaksi fusi dari oksida logam, sulfida, atau seleneida Ketika glass/ kaca dipanaskan dari suhu ruangan kemudian dinaikan temperaturnya secara teratur maka glass tersebut akan berubah wujud dari yang sangat padat kemudian meleleh sampai dengan wujudnya yang sangat cair pada suhu yang sangat tinggi.

            “Melting temperature”  adalah parameter penting yang digunakan dalam fabrikasi glass. Parameter tersebut menyatakan rentang nilai temperature dimana glass/ kaca masih memiliki wujud cukup cair (fluid enough/ melt) dan tidak terdapat gelembung udara didalamnya.

            Jenis optical glass yang memiliki tingkat transparansi yang tinggi adalah fiber yang terbuat dari bahan oksida glass. Oksida glass yang paling sering digunakan adalah silica (SiO₂) yang memiliki indeks bias 1,458 pada panjang gelombang 850 nm.

 

Untuk membuat dua material yang memiliki perbedaan indeks bias kecil untuk core dan cladding  dapat dilakukan dengan memberikan dopant yang bisa berasal dari bahan fluorine atau variasi bahan oksida (B₂O₃, GeO₂, P₂O₅) yang ditambahkan kedalam silika (SiO₂).

 [b] Halide Glass Fibers

            Fluoride glasses termasuk kedalam golongan gelas halida dimana material anion nya adalah elemen dari golongan VIIA dari tabel periodik unsur (F, Cl, Br, I). Material yang diteliti itu adalah heavy metal fluoride glass yang menggunakan ZrF₄ sebagai komponen utamanya. Selain ZrF₄ ada komponen lainnya yang dapat digunakan untuk membuat Halide Glass Fiber yaitu  BaF₂, LaF₃, AlF₃, NaF yang semua material itu diistilahkan dengan ZBLAN (ZrF₄, BaF₂, LaF₃, AlF₃, NaF).

            Material ZBLAN tersebut membentuk bagian core dari fiber, sedangkan untuk mendapatkan indek bias yang lebih rendah salah satu bagian dari ZrF₄ diganti dengan HaF₄ sehingga menjadi ZHBLAN yang digunakan sebagai cladding (kulit)

•         Keuntungan, memiliki redaman yang rendah 0,01 – 0,001 dB/km

•         Kerugian, dalam fabrikasi sulit untuk dibuat panjang karena:

–        Material harus sangat murni untuk bisa mendapatkan low loss level

–        Fluoride glass sangat mudah mengalami devitrification yang bisa menyebabkan efek scattering losses

Unsur Pokok ZBLAN

 [c] Active Glass Fibers

            Penambahan elemen yang sangat jarang di bumi yaitu atom nomor 57-71 kedalam  passive glass sehingga menghasilkan material serat optik dengan spesifikasi yang baru dan berbeda. Efek dari penambahan elemen tersebut adalah fiber bisa memiliki sifat amplification, attenuation, atau phase retardation ketika cahaya optik ditransmisikan kedalam fiber tersebut

            Doping bisa ditambahkan kedalam silica atau halide glasses. Dua elemen yang sering digunakan sebagai doping adalah Erbium dan Neodymium à EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) . Konsentrasi dari elemen doping tersebut adalah rendah (0,005 – 0,05 percent mol)

 [d] Chalgenide Glass Fibers

            Terbuat dari unsur chalcogen (S, Se, Te) dan elemen lainnya seperti P, I, Cl, Br, Cd, Ba, Si, atau Tl. Diantara banyak variasi chalcogen glass As₂S₃ adalah salah satu material yang sering digunakan .

            Single mode fiber telah dibuat menggunakan As₄₀S₅₈Se₂ dan As₂S₃ sebagai bahan penyusun core dan claddingnya, redaman yang muncul sebesar 1 dB/m (cukup besar). Chalgenide glass memanfaatkan sifat nonlinearitas optik yang tinggi untuk dimanfaatkan pada beberapa aplikasi lainnya seperti optical switch dan fiber laser

 [e] Plastic Optical Fibers

            Menghasilkan fiber optik gradded index dengan bandwidth yang tinggi. Core bisa dibuat dari PMMA (Poly Methyl MethacrylAte) atau PFP (Per Fluorinated Polymer).

Kelemahan:

·         Redaman yang lebih besar dibandingkan dengan glass fiber,

·         Efektif untuk komunikasi jarak pendek

·          

characteristic	PMMA	PFP
Core diameter	0.4 mm	0.125-0.30 mm
Cladding diameter	1.0 mm	0.25-0.60 mm
Numerical aperture	0.25 mm	0.20 mm
Attenuation	150 dB/km at 650 nm	60-80 dB/km at 650-1300 nm
Bandwidth	2.5 Gb/s over 100m	2.5 Gb/s over 300m

2.3       Biaya Operasional dan Pemeliharaan Jika Dibandingkan dengan wireless

            Biaya  pembangunan pada jalur kedua tempat biasanya memerlukan biaya tambahan, untuk tiang pembangunan, jalur untuk kedua sisi, dan penutupan konstruksi. Jika penutupan kabel fiber terletak bersamaan dengan penyedia lainnya maka akan ada biaya tambahan. Wireless juga memiliki biaya yang berulang, seperti pemasangan tower, atau peyewaan tempat pada bangunan tinggi. Untuk mengatasi biaya ini, beberapa penyedia layanan menciptakan perjanjian kreatif dengan pemilik gedung. Hal ini akan mengurangi biaya sewa.

            Dalam hal biaya pemeliharaan, biaya yang dikeluarkan untuk pemeliharaan sambungan fiber lebih mahal daripada sambungan wireless pada kedua titik yang sama. Jaringan fiber rentan terhadap berbagai masalah fisik karena menggunakan kabel fisik, dan sekali terjadi kesalahan , maka itu mungkin terjadi di sepanjang rute kabel sejauh beberapa mil. Sedangkan wireless, tidak ada infrastruktur fisik antara penyedia layanan dan konsumen, dan jika terjadi kesalahan dapat terdeteksi pada bagian akhir atau yang lainnya.

2.4 Kelebihan kabel Fiber Optik :

• Kabel jaringan fiber optik dapat beroperasi dengan kecepatan yang sangat tinggi dalam membawa informasi atau data, bahkan lebih tinggi dibanding kabel jaringan coaxial ataupun kabel Twisted Pair. Kecepatan transfer data-nya dapat mencapai 1000 mbps.(mega byte per second). 

• Bandwith kabel jaringan fiber optik tak perlu diragukan lagi karena mampu membawa paket-paket dengan kapasitas besar (bisa tembus 1 gigabit per detik). 

• Kabel jaringan fiber optik dapat mengirim sinyal lebih jauh dibanding kabel jaringan jenis lainnya, bahkan tanpa memerlukan perangkat penguat sinyal seperti repeater atau lainnya. Kalaupun dibutuhkan, penguat sinyal tidak perlu dipasang setiap 5 km seperti kabel-kabel jaringan lainnya, melainkan cukup dipasang setiap 20 km saja. 

• Material yang dipakai untuk membuat kabel jaringan fiber optik memiliki keunggulan untuk bisa bertahan pada banyak gangguan seperti kelembaban udara dan cahaya (panas). Dengan begitu maka dapat disimpulkan bahwa kabel fiber optik relatif awet karena tidak gampang rusak. 

• Kemampuan kabel jaringan fiber optik yang tahan lama dan tidak gampang rusak membuatnya jadi lebih efisien dibanding kabel jaringan lainnya, karena biaya perawatan pun jadi kian murah. 

• Tak berbeda jauh dengan kabel jaringan STP, kabel jaringan fiber optik juga kuat terhadap interferensi elektromagnetik yang berasal dari sekitar kabel. 

• Kabel jaringan fiber optik terdiri dari berbagai macam jenis yang dapat menjadi opsi untuk menyesuaikan dengan lokasi instalasinya. Mulai dari instalasi di dalam gedung, di bawah tanah hingga di dalam air, semuanya tersedia dengan kriteria dan karakteristik yang berbeda-beda. 

• Karena bukan mengirim sinyal listrik melainkan gelombang cahaya, kabel jaringan fiber optik mampu mengatasi masalah gangguan gelombang frekuensi bahan elektrik. Dengan bagitu maka kabel jaringan jenis ini sangat ideal untuk digunakan pada kawasan yang dikelilingi gelombang frekuensi cukup tinggi. 

• Diameter kabel jaringan fiber optik yang relatif kecil dan tipis, ditambah lagi dengan bobotnya yang ringan membuat proses instalasi kabel fiber optik relatif mudah karena bersifat fleksibel.

• Berbeda dengan kabel jaringan lainnya yang berpotensi menyebabkan terjadinya korsleting atau kebakaran, khusus pada kabel fiber optik hal itu tidak akan terjadi karena menggunakan bahan dasar serat kaca yang aman dan tidak mudah terbakar 

• Berbeda dengan kabel jaringan UTP dan STP yang masih menimbulkan kemungkinan terjadinya penyadapan, hal ini tidak berlaku pada kabel jaringan fiber optik karena dapat meneruskan data tanpa ada distorsi atau gangguan. 

• Kabel jaringan fiber optic dapat dengan mudah di-upgrade bahkan tanpa perlu mengubah sistem kabel yang ada. 

Sumber :

Power point penjelaasan fiber optik Fakultas Teknik Elektro Telkom University

http://www.sby.dnet.net.id/dnews/september-2015/article-perbandingan-akses-teknologi-fiber-optik-vs-wireless-405.html

http://mbahasilmu.blogspot.co.id/2016/02/kabel-fiber-optic-dan-3-kabel-komponen.html

http://satriaramdhana128.blogspot.co.id/2013/09/mengenal-kabel-fiber-optik-dan-prinsip.html