Telekomunikasi Serat Optik

Telekomunikasi serat optik adalah sistem komunikasi yang menggunakan serat kaca atau plastik yang sangat halus sebagai media transmisi untuk mengirimkan informasi dalam bentuk gelombang cahaya. 

Cahaya yang merambat di dalam inti serat dipandu oleh prinsip pemantulan total internal, sehingga mampu mencapai jarak sangat jauh dengan redaman yang sangat rendah.

Sistem serat optik terdiri dari 3 komponen, yaitu sumber cahaya, kabel serat optik dan photo detector. Kabel serat optik sendiri berupa inti gelas silindris dengan diameter d dan indeks refraksi N. Inti dikelilingi lapisan konsentris yang disebut cladding (selongsong) yang memiliki indeks refraksi lebih rendah. 

Suatu paket cahaya yang memasuki inti kabel pada satu ujung, akan melintasi panjang kabel dan keluar pada ujung yang lain. Dalam hal ini berlaku prinsip fisika optik yang menyatakan: "Bila sebuah berkas cahaya melewati satu media transmisi optik ke batas media lain yang mempunyai indeks refraksi lebih kecil, maka berkas cahaya tersebut akan dipantulkan kembali ke dalam media asalnya".

Serat optik adalah media transmisi utama dalam jaringan modern seperti internet backbone, FTTH (Fiber To The Home), dan jaringan komunikasi global.

A. Struktur Serat Optik

Umumnya terdiri dari:

1. Core (inti) – tempat rambatan cahaya (diameter 8–62,5 µm)
2. Cladding – lapisan dengan indeks bias lebih rendah
3. Coating / Jacket – pelindung mekanik luar

B. Indeks Bias (n)

Indeks bias adalah ukuran seberapa lambat cahaya merambat dalam medium:

• = kecepatan cahaya di ruang hampa
• = kecepatan cahaya dalam medium

C. Pemantulan Total Internal

Fenomena ketika cahaya yang bergerak dari medium berindeks bias lebih tinggi ke yang lebih rendah dipantulkan kembali seluruhnya bila sudut datang lebih besar dari sudut kritis:

• = indeks bias core
• = indeks bias cladding

Fenomena ini menjadi dasar kerja serat optik.

D. Cara Kerja Serat Optik

1. Transmitter mengubah sinyal listrik menjadi cahaya (menggunakan LED atau Laser Diode).
2. Cahaya masuk ke core dan dipandu oleh pemantulan total internal.
3. Cahaya merambat dalam serat dengan redaman minimal.
4. Pada ujung serat, receiver mengubah cahaya kembali menjadi sinyal listrik.
5. Sinyal diproses oleh perangkat jaringan (router, switch, dll.).

E. Jenis-Jenis Serat Optik

1. Single Mode Fiber (SMF)

• Core sempit (~9 µm)
• Cahaya hanya satu mode
• Jarak sangat jauh (hingga ratusan km tanpa repeater)
• Dipakai di backbone dan jaringan modern

2. Multimode Fiber (MMF)

• Core lebih besar (50–62,5 µm)
• Banyak mode cahaya → lebih banyak dispersi
• Jarak lebih pendek (≤ 2 km)
• Cocok untuk LAN dan data center

F. Penerapan Serat Optik

• Internet backbone
• FTTH (Fiber To The Home) untuk layanan internet rumah
• Jaringan metro dan long haul
• Telekomunikasi seluler (fiber ke BTS untuk backhaul)
• Jaringan data center
• Sensor fiber optic (tekanan, suhu)

G. Beberapa Parameter Serat Optik 

Sejumlah parameter penting dalam sistem serat optik di antaranya adalah:

1. Redaman (Attenuation)

Mengukur kehilangan daya sinyal saat merambat.

• Sumber redaman: absorption, scattering (Rayleigh), bending loss
• Nilai tipikal:
• SMF: 0,2 dB/km (1550 nm)
• MMF: ~3,0 dB/km

2. Dispersi

Penyebaran pulsa cahaya saat merambat, hal ini mengakibatkan membatasi bandwidth.

Jenis:

1. Modal dispersion – dominan pada MMF
2. Material dispersion
3. Waveguide dispersion

Total dispersi:

3. Bandwidth–Distance Product

Biasanya untuk MMF:

Contoh: 500 MHz·km → 500 MHz untuk 1 km, atau 250 MHz untuk 2 km.

H. Numerical Aperture (NA)

Mengukur kemampuan serat menangkap cahaya:

Semakin besar NA, semakin mudah proses injeksi cahaya, tapi memiliki modal dispersi lebih tinggi.

I. Link Budget

Menghitung apakah daya optik cukup untuk mencapai receiver.

Jika ≥ sensitivitas receiver → link layak (feasible).

J. Kelebihan dan Kekurangan Serat Optik

1. Bandwidth sangat tinggi

Dapat mencapai Tbps.

2. Redaman sangat rendah

Jarak jauh tanpa repeater.

3. Tidak terpengaruh interferensi elektromagnetik

Karena menggunakan cahaya.

4. Ukuran kecil dan ringan

5. Aman, dalam arti sulit disadap dan tidak menghantarkan listrik.

6. Tahan lingkungan keras dan korosi sangat rendah.

>> Kekurangan Serat Optik

1. Biaya instalasi awal mahal

Peralatan dan teknik penyambungan (splicing) membutuhkan teknisi khusus.

2. Rentan patah secara mekanik

Serat kaca mudah retak jika ditekuk tajam.

3. Penyambungan rumit

Membutuhkan fusion splicer dan perangkat pengujian.

4. Tidak dapat menghantarkan listrik

Sering butuh kabel tambahan untuk power (coax masih bisa).

5. Perangkat optik relatif sensitif

Receiver dan transmitter optik perlu kalibrasi baik.

How fibre optic work?

K. Kesimpulan

Telekomunikasi serat optik adalah teknologi transmisi modern yang mengandalkan cahaya untuk mengirimkan data. Dengan prinsip pemantulan total internal, serat optik menawarkan kecepatan, kapasitas, dan jarak jauh yang tidak dapat ditandingi oleh media lain. 

Meskipun instalasi awalnya mahal dan penyambungan lebih kompleks, kelebihannya menjadikannya media utama untuk jaringan telekomunikasi masa kini dan masa depan.

Baca juga: Gelombang Radio