rugi-rugi pada serat optik bermode tunggal dan …/rugi... · hasil penelitian menunjukkan nilai...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

RUGI-RUGI PADA SERAT OPTIK BERMODE TUNGGAL DAN JAMAK

DENGAN SEBARAN INDEKS BIAS UNDAKAN AKIBAT

PELILITAN PADA SILINDER SECARA MALAR

Disusun oleh:

HARSONO

S 910209007

TESIS

Diajukan untuk memenuhi sebagian

persyaratan mendapatkan gelar Magister Sains Ilmu Fisika

PROGRAM STUDI ILMU FISIKA FAKULTAS PASCASARJANA

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010


commit to user

ii


DENGAN SEBARAN INDEKS BIAS UNDAKAN AKIBAT

PELILITAN PADA SILINDER SECARA MALAR

Disusun Oleh :

Harsono:

NIM. S910209007

Telah Disetujui Oleh Tim Pembimbing

Dewan Pembimbing :

Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal

Pembimbing I Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D ..................... ..../8/2010

NIP. 196805081997921001

Pembimbing II Drs. Cari, M.A., M.Sc., Ph.D. ..................... ..../8/2010

NIP. 196103061985031002

Mengetahui

Ketua Program Studi Ilmu Fisika

Drs. Cari, MA., M.Sc., Ph.D

NIP. 196103061985031002


commit to user

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tesis saya yang berjudul ” RUGI-RUGI

PADA SERAT OPTIK BERMODE TUNGGAL DAN JAMAK DENGAN

SEBARAN INDEKS BIAS UNDAKAN AKIBAT PELILITAN PADA

SILINDER SECARA MALAR ” model sevenbending dengan variasi jari-jari 1,0 –

4,0 cm belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar Magister Sains Ilmu Fisika di

suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis

atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah

ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Surakarta, September 2010

HARSONO


commit to user

iv


DENGAN PERBEDAAN MODEBIAS UNDAKAN AKIBAT

PELILITAN SILINDER SECARA MALAR

HARSONO

Program Studi Ilmu Fisika. Fakultas Pascasarjana. Universitas Sebelas Maret

Surakarta 2010

Pembimbing I : Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D. Pembimbing II : Drs. Cari, M.A., M.Sc., Ph.D.

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian rugi-rugi pada serat optik bermode tunggal dan

jamak dengan perbedaan modebias undakan akibat pelilitan silinder secara malar menggunakan model tujuh bengkokan dengan variasi jari-jari 1,0 – 4,0 cm menggunakan panjang gelombang 632,8 nm. Penelitian dilakukan dimulai dengan membuat set up alat tujuh bengkokan, kemudian set up alat ini digunakan untuk mengetahui pengaruh bengkokan pada serat optik setelah dilakukan pergeseran sudut putar dan jumlah lilitan/putaran. Hasil penelitian menunjukkan nilai rugi-rugi (atenuasi) meningkat seiring pertambahan sudut putar dan jumlah lilitan/putaran. Nilai rugi-rugi semakin besar apabila jari-jari bengkokan semakin kecil. Kata kunci : serat optik bermode tunggal, serat optik bermode jamak, tujuh

bengkokan, rugi-rugi.


commit to user

v

BENDING LOOSSES OF FIBER OPTIC SINGLE MODE FIBER (SMF) STEP INDEX AND MULTI MODE FIBER (MMF) STEP INDEX

BY CONSEQUENCE TURN AROUND ANGLES

HARSONO

Physics Program, Post Graduate Study Program. Sebelas Maret University,

Surakarta 2010

Advisor I : Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D.

Advisor II : Drs. Cari, M.A., M.Sc., Ph.D.

ABSTRACT A research has been conducted to investigate the loss value of single mode

fiber optic (smf) 28E step index, multi mode fiber (mmf) step index as result of macro bending with different angles on variation of seven bending diameter 1.0 cm – 4.0 cm using laser diode source that has 632.8 nm. At fist step, seven bending instrument are formed to observe the influence of bending to fiber optic transmission after different rotation with different angles and number of coil are applied. The result of the research shows that the attenuation loss by increasing number of coils. The loss value is larger if the bending diameter decreases. The attenuation loss increases by decreasing the bending diameter Keywords : fiber optic single mode step index, multi mode step index, bending

diameter, coil, attenuation loss.


commit to user

vi

PERSEMBAHAN

Kepada Ibu-ku

Kepada kakak dan adik

Kepada Istri dan anak-anakku

Kepada Almamater-ku Pascasarjana UNS


commit to user

vii

MOTTO

…sesungguhnya Allah tidak mengubah keadaan suatu kaum sehingga mereka

mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri… (QS Ar Ra’d: 11)

“Maka nikmat Tuhan kamu yang manakah yang kamu dustakan?”

(QS Ar Rahman : 13)

“ Sebaik baik manusia adalah orang yang paling bermanfaat bagi orang lain”

(Hadist Nabi, diriwayatkan Ath-Thabrani dari Jabir r.a)

Manusia yang paling lemah adalah orang yang tidak mampu mencari teman.

Namun yang paling lemah dari itu ialah orang yang mendapatkan

banyak teman tetapi menyia-nyiakannya (Ali bin Abu Thalib)

Yakinlah bahwa dunia ini adalah tempat cobaan, ujian, tantangan, dan kesedihan.

Karena itu, terimalah apa adanya dan mintalah pertolongan kepada Allah, dan

ketahuilah, bahwa kesulitan itu akan membuka pendengaran,

penglihatan, menghidupkan hati, mendewasakan jiwa,

mengingatkan hamba, dan menambah pahala

(Dr. Aidh Al Qarni, La Tahzan : 511)


commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya bagi Allah SWT pemilik alam semesta. sholawat dan salam

selalu terucap kepada junjungan Rasulullah Muhammad SAW.

Dengan karunia Allah SWT akhirnya penelitian Tesis dengan judul ” RUGI-

RUGI PADA SERAT OPTIK BERMODE TUNGGAL DAN JAMAK

DENGAN SEBARAN INDEKS BIAS UNDAKAN AKIBAT PELILITAN

PADA SILINDER SECARA MALAR” dapat diselesaikan dengan baik. Tentu atas

bantuan beberapa pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah

memberikan arahan dan motivasi penulis.

Penulis ucapkan terima kasih kepada :

1. Drs. Cari, M.A., M.Sc., Ph.D. selaku Ketua Program Studi Ilmu Fisika

Program Pascasarjana UNS dan pembimbing kedua yang telah banyak

memberikan bimbingan dalam penyusunan Tesis ini

2. Drs. Harjana, M.Si., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA UNS

3. Ahmad Marzuki, S.Si., Ph.D. selaku pembimbing pertama yang telah

banyak memberikan bimbingan dan arahan sehingga Tesis ini dapat

diselesaikan.

4. Ibuku yang telah mendidik dan membesarkan dengan penuh kasih

sayang. Terimakasih atas segala pengorbanan dan keridhaannya,

semoga Allah membalas dengan Surga. Amin.

5. Kakak dan adik yang saya sayangi semoga Allah selalu menjadi

penuntun langkah kita. Amin.

6. Istri dan kedua anakku yang dengan kesabaran dan ketulusan

mendampingi selama belajar dan penelitiannya, Semoga Allah SWT

memberikan ketabahan dan karunia yang tak ternilai. Amin!

7. Teman satu bimbingan (Pak Goris, Mbak Ika, Mbak Mayang, mbak

Esti, Mas Joko, Mas Sartono, Mas Ridho dan Mas Aris ), semoga kita

dapat kembali bertemu dalam satu tim.

8. Teman satu angkatan I tahun 2009 (Pak Syamsurizal, Pak Goris, Pak

Bangun Sartono, Pak Badrul Wajdi, Pak Agus Cahyana, Pak Darman,


commit to user

ix

Mbak Theresia A Soares, Mbak Lily Maysari Anggraini, Pak Hadi dan

Mas Christian AD. Malu rasanya belum banyak manfaat dariku buat

kalian, teman-temanku yang baik.

9. Semua angkatan. Terutama adik-adik angkatan yang berkenan

membantu penelitian ini. Semoga sukses selalu!

Semoga bermanfaat dan dilanjutkan penelitian berikutnya.

Surakarta, September 2010 Penulis


commit to user

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN .................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN.. ................................................... iii

HALAMAN ABSTRAK ............................................................. iv

HALAMAN ABSTRACT ............................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................. vi

HALAMAN MOTTO .................................................................. vii

KATA PENGANTAR ................................................................. viii

DAFTAR ISI ................................................................................ x

LAMPIRAN ................................................................................. xiii

DAFTAR TABEL ........................................................................ xvi

DAFTAR GAMBAR ................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah ........................................................ 1

B. Perumusan Masalah ............................................................... 2

C. Batasan Masalah .................................................................... 4

D. Tujuan Penelitian ................................................................... 4

E. Manfaat Penelitian ................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Indeks Bias ............................................................................. 6

B. Pemantulan dan Pembiasan ................................................... 7

C. Serat Optik ............................................................................. 10

1. Struktur Serat Optik ........................................................ 11

2. Jenis Serat Optik…………………………………………. 12

a. Serat Optik Bermode Tunggal dengan Sebaran Indeks

Bias…... ..................................................................... 12


commit to user

xi

b. Serat Optik Bermode Jamak dengan Sebaran Indeks

Bias… ........................................................................ 13

c. Serat optik Bermode Jamak dengan nilai Sebaran

Indeks Bias (Graded Index). ...................................... 13

3. Karakteristik Transmisi pada Serat Optik……………… 14

a. Modus Transmisi…… ............................................... 14

b. Numerical Aperture…… ........................................... 14

4. Perambatan Cahaya……………………………………. . 16

5. Perambatan Cahaya dalam Serat optik bermode tunggal 19

6. Rugi-Rugi Daya pada Serat Optik……………………….. 22

a. Absorbsi ..................................................................... 23

b. Hamburan Reyleigh .................................................... 23

c. Pemantulan Fresnel ................................................... 24

d. Rugi-Rugi Pembengkokan ......................................... 24

1) Macro Bending/Pembengkokan Makro ............... 25

2) Micro Bending/Pembengkokan Mikro ................. 27

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 31

B. Alat dan Bahan ....................................................................... 31

1. Alat .............................................................................. 31

2. Bahan ............................................................................... 31

C. Metode Penelitian .................................................................. 32

1. Persiapan Alat dan Bahan ................................................ 34

2. Set up alat Tujuh Bengkokan ........................................... 36

a. Penggunaan Laser ...................................................... 36

b. Penggunaan Optical Chopper .................................... 37

c. Penggunaan detektor .................................................. 37

d. Penggunaan oscilloscope............................ ............... 38

3. Pengambilan Data................................................ ............ 38

4. Pengolahan Data.................................................. ............ 40


commit to user

xii

5. Analisa Data......................................................... ............ 40

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian ..................................................................... 41

1. Hasil pada Oscilloscope ................................................. 43

2. Efek Putaran terhadap Tegangan……………………… 47

3. Pengolahan Data dari Tegangan Oscilloscope menjadi

Bentuk deci-Bell............................................................ 49

4. Pengaruh Sudut Putaran terhadap Rugi-rugi Optik........ 49

B. Analisis .................................................................................. 53

1. Pengaruh Pembengkokan terhadap Tegangan................. 53

2. Pengaruh Pembengkokan terhadap Rugi-Rugi............... 55

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ............................................................................ 56

B. Saran ...................................................................................... 56

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 58

LAMPIRAN ................................................................................................


commit to user

xiii

LAMPIRAN

LAMPIRAN I : Hasil Pengukuran Beda Potensial terhadap Jumlah

Putaran pada Serat Optik Bermode Jamak untuk

Tujuh Bengkokan.. ........................................................ 61

LAMPIRAN II : Hasil Pengukuran Beda Potensial terhadap Jumlah

Putaran pada Serat Optik Bermode Tunggal untuk

Tujuh Bengkokan .......................................................... 64

LAMPIRAN III : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Jamak dengan

Diameter 4,0 cm ............................................................ 67

LAMPIRAN IV : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Jamak dengan

Diameter 3,5 cm ............................................................ 69

LAMPIRAN V : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Jamak dengan

Diameter 3,0 cm ............................................................ 71

LAMPIRAN VI : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Jamak dengan

Diameter 2,5 cm ............................................................ 73

LAMPIRAN VII : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Jamak dengan

Diameter 2,0 cm ............................................................ 75

LAMPIRAN VIII : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Jamak dengan

Diameter 1,5 cm ............................................................ 77

LAMPIRAN IX : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Jamak dengan

Diameter 1,0 cm ............................................................ 79

LAMPIRAN X : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Tunggal dengan

Diameter 4,0 cm………………………………… ........ 81

LAMPIRAN XI : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Tunggal dengan

Diameter 3,5 cm………………………………………. 83

LAMPIRAN XII : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Tunggal dengan

Diameter 3,0 cm………………………………………. 85

LAMPIRAN XIII : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Tunggal dengan

Diameter 2,5 cm………………………………………. 87


commit to user

xiv

LAMPIRAN XIV : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Tunggal dengan

Diameter 2,0 cm………………………………………. 89

LAMPIRAN XV : Hasil Perhitungan Serat Optik Bermode Tunggal dengan

Diameter 1,5 cm………………………………………. 91

LAMPIRAN XVI : Hasil Perhitungan Serat OPtik Bermode Tunggal dengan

Diameter 1,0 cm………………………………………. 93

LAMPIRAN XVII: Grafik Serat Optik Bermode Jamak dibending dengan

1 sampai 5 putaran…………………………………… 95

LAMPIRAN XVIII:Grafik Serat Optik Bermode Tunggal dibending dengan

1 sampai 5 putaran…………………………………… 96

LAMPIRAN XIX : Grafik Serat Optik Bermode Jamak dibending dengan

sudut putar 0o sampai 720o pada diameter bending

4,0 cm………… ............................................................ 97

LAMPIRAN XX : Grafik Serat Optik Bermode Jamak dibending dengan


3,5 cm………… ............................................................ 98

LAMPIRAN XXI : Grafik Serat Optik Bermode Jamak dibending dengan


3,0 cm………… ............................................................ 99

LAMPIRAN XXII: Grafik Serat Optik Bermode Jamak dibending dengan


2,5 cm………… ............................................................ 100

LAMPIRAN XXIII: Grafik Serat Optik Bermode Jamak dibending dengan


2,0 cm ............................................................................ 101

LAMPIRAN XXIV: Grafik Serat Optik Bermode Jamak dibending dengan


1,5 cm………… ............................................................ 102

LAMPIRAN XXV : Grafik Serart Optik Bermode Jamak dibending dengan


1,0 cm………… ............................................................ 103


commit to user

xv

LAMPIRAN XXVI: Grafik Serat Optik Bermode Tunggal dibending dengan


4,0 cm………… .......................................................... 104

LAMPIRAN XXVII: Grafik Serat Optik Bermode Tunggal dibending dengan

sudut putan 0o sampai 720o pada diameter bending

3,5 cm………… .......................................................... 105

LAMPIRAN XXVIII: Grafik Serat Optik Bermode Tunggal dibending dengan


3,0 cm………… .......................................................... 106

LAMPIRAN XXIX: Grafik Serat Optik Bermode Tunggal dibending dengan


2,5 cm………… .......................................................... 107

LAMPIRAN XXX : Grafik Serat Optik Bermode Tunggal dibending dengan


2,0 cm………… .......................................................... 108

LAMPIRAN XXXI: Grafik Serat Optik Bermode Tunggal dibending dengan


1,5 cm………… .......................................................... 109

LAMPIRAN XXXII: Grafik Serat OPtik Bermode Tunggal dibending dengan


1,0 cm………… .......................................................... 110


commit to user

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Numerical Aperture (NA) pada serat optik bermode jamak.. 15

Tabel 4.1.a. Hubungan antara diameter bending terhadap jumlah putaran

Pada serat optik bermode jamak dengan variasi diameter

untuk 1 Sampai 5 putaran…………………………............ 46

Tabel 4.1.b. Hubungan antara diameter bending terhadap jumlah putaran

Pada serat optik bermode tunggal dengan variasi diameter

untuk 1 Sampai 5 putaran...................................................... 46


commit to user

xvii

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gmb 1.1. Grafik intensitas keluaran pada bengkokan serat optik

smf-28 dengan TLS (Alim S, 2006)...............................

2

Gmb 1.2. Grafik rugi-rugi bengkokan serat optik smf-28 (Alim

S, 2006)……………………………………………..… 3

Gmb 2.1. Pembiasan dan Pemantulan cahaya pada bidang batas

antara dua medium optik……………………………… 7

Gmb 2.2. Sinar datang dari medium lebih rapat (kaca) menuju

medium kurang rapat (air).............................................. 8

Gmb 2.3. Gambar pergeseran fase dari komponen pemantulan

gelombang normal (dN) dan gelombang paralel

(sejajar) (dr) terhadap bidang batas untuk perambatan

cahaya dari kaca menuju air (n=1,5 dan fC = 52o)

dengan interval nilai sudut dari nol sampai p/2 - fC

saat fC = 90o)................................................................. 9

Gmb 2.4. Bagian-bagian serat optik……….................................... 11

Gmb 2.5. Serat optik bermode tunggal dengan sebaran indeks

bias.………………………………….………………… 12

Gmb 2.6. Serat optik bermode jamak dengan sebaran indeks

bias…………………………………………………….. 12

Gmb 2.7. Serat optik bermode jamak dengan sebaran nilai

indeks bias (graded index)……………………………. 13

Gmb 2.8. Sudut dimana sinar dapat diterima oleh serat optik….. 14

Gmb 2.9. Gelombang cahaya merambat sepanjang pandu

gelombang serat optik, perubahan fase dihasilkan oleh

keduanya setelah melalui médium serat dan terpantul

didalamnya……………………………………………. 16

Gmb 2.10. Distribusi medan listrik untuk beberapa jenis urutan

potongan pandu dalam penampang sejajar 18


commit to user

xviii

pandugelombang…………………………….………

…

Gmb 2.11. Distribusi cahaya dalam serat optik bermode tunggal

pada sembarang panjang gelombang. Untuk distribusi

Gaussan, MFD dinyatakan dengn 1/r2 terhadap energi

optik................................................................................ 19

Gmb 2.12. Dua polarisasi pada mode HE11 pada serat optik

bermode tunggal.................…........................................ 20

Gmb 2.13. Atenuasi serat optik terhadap fungsi panjang

gelombang dihasilkan 0,5 dB/km pada 1300 nm dan

0,3 dB/km pada 1550 nm untuk jenis serat optik mode

tunggal. Pada serat optik ini terjadi puncak atenuasi

diantara panjang gelombang 1400 nm yang

diakibatkan dari penyerapan molekul air....................... 22

Gmb 2.14. Pembelokan sinar di dalam inti serat optik dengan

variasi sudut sinar datang............................................... 24

Gmb 2.15. Sketsa dasr kurva pandu gelombang optik……………. 25

Gmb 2.16. Peristiwa rugi-rugi akibat pembengkokan mikro……... 26

Gmb 2.17. Eksperimen rugi-rugi daya serat optik pada bebeerapa

persamaan da percobaan sebagai fungsi dari jari-jari

pembengkokan………………………………………… 27

Gmb 2.18. Eksperimen rugi-rugi daya serat optik beberapa

panjang gelombang sebagai fungsi dari jari-jari

pembengkokan…..………….......................................... 29

Gmb 3.1. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian

karakteristik rugi-rugi serat optik akibat

pembengkokan makro dengan model pelilitan............... 31

Gmb 3.2. Skema pembengkokan serat optik dari sumber dan

diterima detector………………………………………. 32

Gmb 3.3. Skema penelitian kajian rugi-rugi macro bending fiber

optic dengan model sevenbending.................................. 33


commit to user

xix

Gmb 3.4.a. Silinder tak bercelah……………………………........... 34

Gmb 3.4.b

. Silinder bercelah……………………………………..... 34

Gmb 3.5. Skema pembendingan serat optik (a) silinder tanpa

celah (b) silinder bercelah.............................................. 34

Gmb 3.6. Laser klasse-2 DIN 58126.............................................. 35

Gmb 3.7.a. Pengatur frekuensi.......................................................... 36

Gmb 3.7.b Optical chopper.............................................................. 36

Gmb 3.8. Oscilloscope Yokagawa DL 1520.................................. 37

Gmb 4.1. Skema pembendingan serat optik secara lengkap…....... 42

Gmb 4.2. Grafik tegangan sumber sinyal setelah dicacah dengan

optical chopper………………………………………......... 42

Gmb 4.3. Grafik tegangan sumber sinyal yang tidak dilewatkan

pencacah......................................................................... 43

Gmb 4.4. Tegangan oleh pembengkokan dengan diameter

pembengkokan serat optik 4,0 cm...............………........ 44

Gmb 4.5. Tegangan oleh pembengkok sinar laser tidak pas pada

intinya..............……………………………………....... 44

Gmb 4.6.a. Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik

multi mode dengan pembengkokan (bending) terhadap

variasi jumlah putaran (1 sampai 5) putaran)................. 47

Gmb 4.6.b

.

Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik

single mode dengan pembengkokan (bending)

terhadap variasi jumlah putaran (1 sampai 5 putaran)... 48



variasi sudut putaran (0o sampai dengan 360o)……….. 49

Gmb 4.7.b

.

Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik


variasi sudut putaran (360o sampai dengan 720o............ 50

Gmb 4.8.a. . Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik 51


commit to user

xx


terhadap variasi sudut putaran (0o sampai dengan 360o)



terhadap variasi sudut putaran (360o sampai dengan

720o)............................................................................... 51

Gmb 4.9. Sinar yang tidak dapat masuk ke dalam inti serat optik

karena kesalahan pemotongan………………................ 54


commit to user 1

ABSTRAK Harsono, S910209007. 2010. “Rugi-rugi pada Serat Optik Bermode Tunggal dan Jamak dengan Sebaran Indeks Bias Undakan Akibat Pelilitan pada Silinder secara Malar. Pembimbing I : Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D. Pembimbing II : Drs. Cari, M.A., Ph.D. Tesis : Program Studi Ilmu Fisika, Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Tujuan yang dicapai dalam penelitian yaitu : 1) dapat membuat set up alat yang dapat digunakan untuk mencari nilai rugi-rugi akibat pembengkokan yang dikonversi dengan sudut putar dari 0o sampai dengan 720o dan jumlah putaran ( 1 sampai dengan 5 putaran). 2) mengetahui pengaruh diameter bengkokan 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm pada fiber optik Multi Mode Fiber dan Single Mode Fiber terhadap nilai rugi-rugi dengan panjang gelombang 632,8 nanometer dan sumber cahaya dari laser He-Ne. 3) mengetahui perbedaan rugi-rugi (atenuasi) karena variasi diameter tujuh bengkokan sudut putar antara 0o sampai dengan 720o dengan menggunakan sumber cahaya dari laser He-Ne yang memiliki panjang gelombang 632,8 nm. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Oktober 2009 sampai dengan bulan Februari 2010. Alat dan bahan yang digunakan sebagian besar telah disediakan di laboratorium optik jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) UNS seperti Laser Klasse-2 DIN 58126, menghasilkan pancaran sinar dengan panjang gelombang 632,8 nm berwarna merah, Oscilloscop Yokogawa DL 1520, optical Chopper 3501, Detektor, serat optik (Multimode dan Singlemode). Prinsip kerja yang dilakukan dalam penelitian ini adalah melakukan pembengkokan serat optik yang terbuat dari gelas dengan diameter bengkokan 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm. Alat bengkokan digunakan dari pipa paralon dan pipa aluminium yang mudah diperoleh dan cenderung silindernya rata. Sedangkan sumber cahaya digunakan sinar laser He Ne dengan panang gelombang 632,8 nm menggunakan sumber energi listrik 220 volt. Alat pembengkok dirancang agar dapat dilakukan proses pembengkokan melalui perubahan besarnya sudut putar mulai 0o sampai dengan 720o dan selama proses perubahan sudut tersebut diharapkan serat optik tidak mengalami pengenduran dalam lilitannya.

Setelah dilakukan penelitian diperoleh hasil sebagai berikut : 1) multi mode fiber lebih mudah dalam perambatan sinar laser dibandingkan dengan menggunakan serat optik single mode fiber. 2) semakin kecil diameter pembengkokan menimbulkan rugi-rugi yang makin besar. 3) semakin besar nilai sudut putar akan menimbulkan rugi-rugi yang makin besar pula. 4) makin besar jumlah putaran, maka rugi-rugi yang makin besar.

Kata kunci : serat optik bermode tunggal dengan sebaran indeks bias, serat optik bermode jamak

dengan sebaran indeks bias, diameter pembengkok, lilitan, rugi-rugi atenuasi


commit to user 2

ABSTRACT

Harsono, S910209007. 2010. “The attenuation of single mode fiber step index and

multi mode step index were to result by the diameter bending with difference of many coil and turning angle. The first Commission of Supervision : Ahmad Marzuki, S.Si, Ph.D. The second supervision is Drs. Cari, M.A., Ph.D. Thesis: Science Physics Program, Postgraduate Program of Sebelas Maret University, Surakarta.

This study is aimed to comprehend : 1) can to fabricated of many set up instrument for used looking for value attenuation to result by turning angle from 0o to 720o and many coil ( 1 to 5 coil). 2) to influence diameter bending 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm, and 1,0 cm for multi mode fiber and single mode fiber concerning to the attenuation value with wavelength 632,8 nanometer and used light resources laser He-Ne. 3) To know difference the attenuation by result of variation seven bending diameter used light resources laser He-Ne it have wavelength 632,8 nanometer.

The research was carried from October 2009 to February 2010. The material and instrument used to prepare in optic laboratory physics majors the Mathematics and Science Program of Sebelas Maret University for example laser klasse-2 DIN 58126, to produce red light wavelength 632,8 nanometer, Oscilloscope Yokogawa DL 1520, optical chopper 3501, detector, fiber optic (multimode and single mode). The principle of working research was bending glass fiber optic with diameter bending 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm and 1,0 cm. The material diameter bending is used from paralon and aluminum tube. The light resources used laser He-Ne with wave length 632,8 nm and electrical power 220 volt. The bending instruments for used simple make difference turning angle from 0o to 720o as long as to process of change angle hoped no happen slacken in the coil.

The product of research was : 1) multi mode fiber optic step index more simple to light propagation laser than single mode fiber optic step index. 2) more and more small of diameter bending to result bigger value attenuation. 3) more and more bigger value turning angle to the result value more bigger. 4) more and more bigger coil to result value bigger attenuation.

Keywords : fiber optic single mode step index, multi mode step index, bending diameter, coil,

attenuation loss.


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Serat optik adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca atau plastik yang

digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.

Sinyal cahaya yang biasa ditransmisikan adalah laser, karena laser mempunyai

spektrum yang sangat sempit. Cahaya dalam serat optik sulit keluar karena dalam

serat optik mengalami pemantulan sempurna. Kecepatan transmisi serat optik sangat

tinggi sehingga sangat baik digunakan sebagai saluran komunikasi. Komponen dari

serat optik terdiri dari 2 bagian pokok, yaitu cladding dan core. Core adalah inti,

sedangkan cladding adalah selubung dari core. Cladding mempunyai indeks bias

lebih rendah dari pada core. Struktur demikian memungkinkan terjadinya fenomena

pemantulan sempurna. Selisih indeks bias antara core dan cladding akan

menentukan besarnya jari-jari minimum fiber optik boleh dibengkokkan tanpa

menimbulkan rugi-rugi (Farrel; 2002).

Hal yang berpengaruh dalam transmisi sinyal pada serat optik adalah sifat

bahan serat optik tersebut. Sifat yang dimaksud meliputi proses pemantulan dan

pembiasan sinyal di dalam serat optik tergantung pada indeks bias bahan yang

dipakai dalam serat optik tersebut. Selain sifat bahan, redaman/attenuasi menjadi

masalah tersendiri dalam penyaluran sinyal. Di antara bentuk redaman yang sering

terjadi ketika proses instalasi kabel/kontruksi kabel adalah pembengkokan/bending.

Tidak semua pembengkokan menyebabkan terjadinya redaman. Serat optik

mengalami redaman/rugi-rugi sinyal ketika dibengkokkan pada jari-jari tertentu.

Sinyal yang teredam di tengah perjalanan menuju receiver menyebabkan penurunan

kualitas sinyal yang diterima oleh konsumen ketika menggunakan jasa.

Penerapan ini memanfaatkan fakta terjadinya kenaikan rugi-rugi di dalam

serat optik yang dibengkokkan. Sinyal gelombang elektromagnetik dibangkitkan dari

sumber yang biasanya berupa laser dilewatkan melalui serat optik menuju receiver.

Gangguan berupa pembengkokan yang terjadi di tengah perjalanannya menuju

receiver menyebabkan kenaikan rugi-rugi (losse).


commit to user

2

Rugi-rugi akibat pembengkokan pada fiber optik dibedakan menjadi dua

macam yaitu, macro bending (pembengkokan makro) dan micro bending

(pembengkokan mikro). Rugi-rugi karena pembengkokan makro terjadi bila sinar

atau cahaya melalui fiber optik yang dibengkokkan dengan jari-jari lebih lebar

dibandingkan dengan diameter serart optik. Sedangkan pembengkokan mikro terjadi

karena ketidakrataan pada permukaan batas antara inti dan selubung secara acak pada

serat optik. Nilai rugi-rugi untuk tiap serat optik adalah khas, nilai rugi-rugi ini

dipengaruhi oleh selisih indeks bias antara core dan cladding (Gerd; 2000).

Berdasarkan hasil penelitian bengkokan serat optik smf-28 untuk panjang 3

meter diperoleh grafik seperti gambar 1.1. :

0 10 20 30 40 50 60 70

0

100

200

300

400

smf-28

Inte

nsita

s B

engk

okan

(m

ikro

wat

t)

Jari-jari (mm)

Gambar 1.1. grafik intensitas keluaran pada bengkokan serat optik

smf-28 dengan sumber TLS (Alim S,. 2006)

Serta grafik hubungan antara rugi-rugi bengkokan (dB) terhadap jari-jari (mm)

diperoleh seperti terlihat gambar 1.2. :

0 10 20 30 40 50 60 703

6

9

12

15

18

21

smf-28

Rug

i-rug

i Ben

gkok

an (

dB)

Jari-jari (mm)

Gambar 1.2. grafik rugi-rugi bengkokan serat optik smf-28 (Alim S,. 2006)


commit to user

3

Alim melakukan pelilitan serat optik dengan satu lingkaran penuh, ternyata

menghasilkan nilai rugi-rugi (atenuasi) pada jari-jari pembengkokan 5 mm

selanjutnya secara berangsur serat optik diberikan pembengkokan jari-jari sampai 65

mm. Atenuasi terlihat sangat jelas pada pembengkokan antara jari-jari 5 mm sampai

10 mm.

Pembengkokan dilakukan dengan tujuh mode ukuran yang merupakan

alternatif yang memungkinkan timbulnya perbedaan nilai intensitas energi sinar laser

yang berasal dari sumber terhadap intensitas energi setelah dikenai pembengkokan

makro. Selanjutnya atas pertimbangan pembengkokan serat optik mendekati jari-jari

kritis, maka ukuran bengkokan yang menimbulkan perbedaan dengan interval harga

0,5 cm dari ukuran terbesar 4,0 cm sampai terkecil 1,0 cm. Berdasarkan perbedaan

diameter ukuran pembending tersebut, maka serat optik yang dililitkan pada masing-

masing ukuran dikenai pembendingan dengan sudut putar dari 10o sampai 720o dan

setiap interval 10o dilakukan pengukuran beda potensial yang terbaca oleh

oscilloscope.

B. Perumusan masalah

Selanjutnya peneliti mencoba untuk melakukan pembengkokan makro

terhadap serat optik bermode jamak dan bermode tunggal dengan sebaran indeks bias

undakan dengan perubahan jumlah lilitan dan sudut putar untuk variasi diameter

pembengkok yang disusun dengan perumusan sebagai berikut :

1. Apakah besarnya diameter pembengkok serat optik bermode jamak dan

bermode tunggal mempengaruhi nilai rugi-rugi (atenuasi) energi sinar laser ?

2. Apakah banyaknya lilitan serat optik bermode jamak dan bermode tunggal akan

menimbulkan rugi-rugi (atenuasi) energi pancar sinar laser untuk beberapa

variasi diameter pembengkok ?

3. Apakah besarnya sudut pelilitan serat optik bermode jamak dan bermode

tunggal akan menimbulkan rugi-rugi (atenuasi) energi pancar sinar laser untuk

beberapa variasi diameter pembengkok ?


commit to user

4

4. Apakah terdapat perbedaan nilai rugi-rugi (atenuasi) energi sinar laser antara

serat optik bermode jamak dan bermode tunggal untuk variasi diameter

pembengkok, banyaknya lilitan dan besarnya sudut putar ?

C. Batasan Masalah

Penelitian ini dilakukan dengan batasan masalah sebagai berikut:

1. Serat optik yang digunakan adalah jenis serat optik bermode tunggal corning

smf-28E dengan sebaran indeks bias undakan dan serat optik bermode jamak

inficor-300 dengan sebaran indeks bias dari instrument serat optik.

2. Pembengkokan makro dilakukan dengan model tujuh diameter, yaitu : 4,0 cm,

3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm. Bahan pembengkok terbuat

dari paralon, aluminium dan kertas karton tebal.

3. Jumlah lilitan untuk setiap ukuran diameter pembengkok dilakukan sebanyak

lima lilitan dengan tidak menimbulkan perubahan posisi kedua ujung serat optik.

4. Besarnya sudut putar diatur dengan interval 10o dari posisi serat optik dalam

keadaan lurus sampai pada sudut putar 720o.

5. Sinar laser yang ditransmisikan dalam serat optik adalah sinar dengan panjang

gelombang 632,8 nanometer dari laser He-Ne.

6. Frekuensi putaran optical chopper digunakan untuk setiap kali penelitian adalah

99,00 Hz.

D. Tujuan Penelitian

Setelah dilakukan penelitian ini diharapkan rumusan masalah dapat

diselesaikan, sehingga sistematika tujuan penelitian disusun sebagai berikut :

1. Menentukan nilai rugi-rugi (atenuasi) energi sinar laser untuk variasi diameter

pembengkok serat optik bermode jamak dan bermode tunggal.

2. Menentukan nilai rugi-rugi (atenuasi) energi sinar laser untuk variasi banyaknya

lilitan serat optik bermode jamak dan bermode tunggal.

3. Menentukan nilai rugi-rugi (atenuasi) energi sinar laser untuk variasi besarnya

sudut putar serat optik bermode jamak dan bermode tunggal.


commit to user

5

4. Menentukan nilai rugi-rugi (atenuasi) energi sinar laser untuk serat optik

bermode jamak dengan bermode tunggal dalam variasi diameter, banyaknya

lilitan dan besarnya sudut putar.

E. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menambah informasi dan wawasan tentang set up alat tujuh bengkokan, yang

dibuat dengan menggunakan kertas karton, pipa paralon, dan atau pipa silinder

aluminium.

2. Mengetahui karakteristik nilai rugi-rugi pada serat optik bermode jamak dan

bermode tunggal menggunakan set up alat tujuh bengkokan, dengan variasi jari-

jari bengkokan 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm. 1,5 cm dan 1,0 cm

menggunakan sumber sinar laser yang berisi gas helium dan neon (Laser He-Ne)

dengan warna merah dan panjang gelombang 632,8 nm.

3. Mengetahui proses pentransmisian sinar laser dan perbedaan nilai beda potensial

output terhadap beda potensial inputnya yang mengalami pengurangan akibat

pembengkokan dengan variasi diameter dan variasi sudut putar dari 0o sampai

dengan 720o atau jumlah lilitan/putaran.


commit to user

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Indeks Bias

Perambatan cahaya dalam ruang hampa udara memiliki laju kecepatan c

kemudian setelah memasuki medium tertentu akan berubah kecepatannya menjadi v.

Ketika cahaya merambat di dalam suatu bahan, kecepatannya akan turun sebesar

suatu faktor yang ditentukan oleh karakteristik bahan yang dinamakan indeks bias

(n). Indeks bias merupakan perbandingan (rasio) antara kecepatan cahaya di ruang

hampa terhadap kecepatan cahaya di dalam bahan seperti dinyatakan oleh : � = Ê剖 (2.1)

Indeks bias suatu bahan optik besarnya tergantung pada panjang

gelombang. Fenomena bagian ini seperti ditunjukkan pada pembiasan pada prisma.

Jika gelombang datar merambat dalam medium sama akan menghasilkan indeks bias

n(l). Konstanta perambatan untuk gelombang ini dinyatakan dengan persamaan : 诡= �牵Ê (2.2)

Turunan konstanta perambatan terhadap w dinyatakan sebagai berikut :

Ţ Ţ牵= 囊Ê足� + 卉Ţ�Ţ牵卒 (2.3)

Jika pada umumnya variasi indeks bias dipengaruhi panjang gelombang,

maka dapat dikembangkan hubungan n pada lo dari pada w, lo merupakan panjang

gelombang yang dihasilkan pada ruang hampa udara. �l难= 规 (2.4)

Selanjutnya diperoleh :

Ţ�Ţ牵= Ţ�Ţl钳Ţl钳Ţ牵 = Ţ�Ţl钳足能挠ƴÊ牵潜卒 (2.5)

Oleh karena itu persamaan 2.5. menjadi :


commit to user

7

Ţ Ţ牵= 囊Ê足� − l难Ţ�Ţl钳卒 (2.6)

c merupakan kecepatan rambat gelombang cahaya dalam ruang hampa dan n adalah

indeks bias bahan (Lee, 1986).

Hubungan antara panjang gelombang dalam ruang hampa (l), panjang

gelombang dalam medium tertentu (lm), dan frekuensi gelombang memiliki harga

yang konstan yaitu f dapat dinyatakan dengan :

l= Êg (2.7)

l= 剖g (2.8)

lm = l� (2.9)

l panjang gelombang sinar dalam ruang hampa, lm panjnag gelombang sinar yang

masuk dalam medium tertentu, dan n indeks bias medium yang digunakan dalam

perambatan sinar.

B. Pemantulan dan Pembiasan

Bila seberkas cahaya datang dari medium yang lebih rapat ke medium yang

kurang rapat maka cahaya akan mengalami dua kemungkinan pemantulan dan atau

pembiasan (gambar 2.1). Pemantulan cahaya terjadi apabila suatu sinar mengenai

batas antara dua médium kemudian sinar dipantulkan pada médium yang sama. Sinar

yang mengenai permukaan bidang pantul yang datar akan menghasilkan sudut pantul

yang sama besar dengan sudut datangnya. Sinar akan dibiaskan melalui bidang batas

antara dua médium, apabila sinar mengenai médium yang berbeda dan diteruskan ke

dalam medium yang berbeda tersebut dengan sudut yang proporsional terhadap

besarnya indeks bias medium yang dilaluinya. Jika medium yang dilalui sinar lebih

renggang maka sinar akan menjauhi garis normal bidang batas. Tetapi jika sinar


commit to user

8

masuk pada medium yang lebih rapat terhadap medium semula, maka sinar yang

dibiaskan akan mendekati garis normal bidang (Pedrotti, 1993).

2211 ff SinnSinn = (2.10)

Dengan 1n adalah Indeks bias medium 1, n2 adalah Indeks bias

medium 2, ∅1 adalah sudut antara sinar datang dan garis normal, ∅2 adalah sudut

antara sinar bias dan garis normal

Gambar 2.1. Pembiasan dan pemantulan cahaya pada bidang batas antara dua medium optik (Keiser, 2000).

Pada Gambar 2.1 dapat dilihat adanya dua medium dengan indeks bias nı

dan n2, dimana n1 > n2 (indeks bias medium pertama lebih besar dari indeks bias

medium kedua). Sinar datang dari medium pertama berindeks bias nı menuju

medium kedua dengan indeks bias n2. Sebagian sinar yang mengenai bidang batas

akan mengalami pemantulan dan sebagian yang lain mengalami pembiasan. Sinar

datang dipantulkan dengan sudut yang sama besar dengan sudut sinar datang 1f dan

sinar bias dibiaskan menjauhi garis normal dengan sudut 2f . Pemantulan internal

sudut kritis terjadi ketika sinar bias sejajar dengan bidang batas medium 2f (sudut 2f

mencapai 90˚), maka sudut 1q tersebut dinamakan sudut kritis ( Cf ). Pernyataan

tersebut dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :

nn 21>

n 1 q 1

f2

f1

n 2

Sinar di biaskan menjauhi garis

normal

Garis Normal normal

Batas medium

Sinar datang Sinar dipantulkan


commit to user

9

sin∅披= �潜�前 (2.11)

Sinar datang dari médium �囊 lebih rapat (kaca) menuju ke médium �挠

kurang rapat (air) akan menghasilkan tiga bentukan sinar yang diteruskan seperti

tergambar berikut.

Gambar 2.2. Sinar datang dari medium lebih rapat (kaca) menuju medium kurang rapat (air). (a) Sudut datang lebih kecil dari sudut kritis, maka sinar akan

dibiaskan menjauhi garis normal (b) Sinar datang sama dengan sudut kritis, maka sinar akan dibiaskan

sejajar bidang batas (c) Sinar datang lebih besar dari sudut kritis, maka sinar akan

dipantulkan sempurna

Pada saat cahaya mengalami pemantulan total, maka akan terjadi

pergeseran fase (d). Pergeseran fase ini tergantung pada sudut datang (f1) yang

dinyatakan dengan persamaan : ∅囊< ƴ挠− ∅披 (2.12)

Perhitungan nilai pergeseran fase dari komponen pemantulan gelombang

normal (dN) dan gelombang paralel (dP) dinyatakan dengan persamaan :

棍龟旗蠕挠 = 税�潜Ê2ú潜∅前能囊�ú平�∅前 (2.13)

棍龟旗孺挠 = �税�潜Ê2ú潜∅前能囊ú平�∅前 (2.14)

∅囊

�囊

�挠

(瑰)囊 (规)囊∅囊> ∅Ê

∅囊

�挠

�囊

∅囊 < ∅Ê

∅挠

(逛)∅囊

�挠

�囊

∅囊=∅Ê


commit to user

10

Untuk n = �前�潜, perbandingan kedua nilai medium hantar cahaya.

Gambar 2.3. Gambar pergeseran fase dari komponen pemantulan gelombang normal (dN) dan gelombang paralel (sejajar) (dP) terhadap bidang batas untuk perambatan cahaya dari kaca menuju ke air (n = 1,5 dan fC = 52o) dengan interval nilai sudut dari nol sampai

:弥石∅键 saat fC = 90o. Prinsip dasar optik ini sekarang digunakan untuk menggambarkan besarnya daya

optik yang ditransmisikan sepanjang serat optik (Keiser, 2000).

Konsep utama dari struktur pemandu gelombang optik (optic wave guide)

adalah suatu medium dari bahan material dielektrik dengan indeks bias tertentu

berupa lempengan atau potongan atau silinder yang dilapisi dengan medium

dielektrik yang indeks biasnya lebih rendah sebagai saluran cahaya yang memandu

cahaya internal total yang berulang-ulang pada bidang batas sehingga cahaya tetap

dalam medium yang memiliki indeks bias lebih besar (Saleh; 1991).

C. Serat Optik

Penelitian dan perkembangan dalam teknologi terpadu optik seperti yang

terlihat saat ini tidak dapat dilepaskan adanya terobosan teknologi dalam produksi

Per

gese

ran

fase

(de

raja

d)

f1 (derajad)


commit to user

11

serat optik dari yang semula memiliki rugi-rugi tinggi menjadi seperti sekarang yang

memiliki rugi-rugi terhadap intensitasnya relatif rendah. Penurunan kerugian inilah

menjadi daya tarik yang besar untuk digunakan dalam transmisi sistem komunikasi.

Keunggulan serat optik sebagai media transmisi terutama mampu

meningkatkan pelayanan sistem komunikasi data, seperti peningkatan jumlah kanal

yang tersedia, kemampuan mentransfer data dengan kecepatan mega bit /second,

terjaminnya kerahasiaan data yang dikirimkan sehingga pembicaraan tidak dapat

mengalami perkembangan yang sangat begitu pesat disadap, tidak terganggu oleh

gelombang elektromagnetik, petir atau cuaca

Ukuran yang kecil dan bobot cahaya pada serat optik juga membuat hal itu

yang sangat diinginkan untuk menggantikan jaringan dengan kawat secara

konvensional di udara karena jaringan di udara memerlukan biaya yang sangat besar.

Serat optik dapat juga digunakan untuk menggantikan kawat logam dalam jaringan

dibawah tanah maupun di dalam bangunan-bangunan, perkembangan yang telah

digunakan untuk telepon dan sistem komunikasi data ( Lee, 1986).

Serat optik adalah suatu dielektrik waveguide yang beroperasi pada

frekuensi optik atau cahaya. Serat optik berbentuk silinder yang panjang terbuat dari

kaca atau plastik dan menyalurkan energi gelombang elektromagnetik dalam bentuk

cahaya di dalam permukaannya dan mengarahkan cahaya pada sumbu aksisnya. Hal-

hal yang mempengaruhi transmisi energi gelombang yang melaluinya seperti laser

atau gelombang cahaya lainnya dengan waveguide ditentukan oleh sifat bahan dan

bentuk geometrinya, yang merupakan faktor penting dalam penyaluran suatu sinyal

sepanjang serat optik (Lee, 1986).

1. Struktur Serat Optik

Stuktur serat optik biasanya terdiri atas 3 bagian, yaitu inti (core), selubung

atau selimut (cladding), dan jaket pengaman (coating). Masing-masing bagian akan

dijabarkan seperti berikut dan gambar/ struktur skemanya bagian-bagiannya dapat

dilihat pada gambar 2.4. yaitu :


commit to user

12

Gambar 2.4. Bagian-bagian serat optik (Farrel, 2002)

a. Inti (core) adalah bagian terdalam serat optik merupakan lapisan dielektrikum

mempunyai diameter yang bervariasi antara 5 – 50 mm tergantung jenis serat

optiknya.

b. Selimut/selubung (cladding) adalah bagian terluar serat yang berfungsi

mempertahankan gelombang tetap di dalam inti, mempunyai indeks bias lebih kecil

dibanding dengan bagian inti.

c. Jaket (coating/buffer) adalah pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat

dari bahan plastik atau nilon (Saleh, 1991).

2. Jenis Serat Optik

Jenis-jenis serat optik ada 3, yaitu serat optik bermode tunggal dengan

sebaran indeks bias, serat optik bermode jamak dengan sebaran indeks bias, serat

optik bermode jamak dengan nilai sebaran (multi mode fiber gradded index).

a. Serat optik bermode tunggal dengan sebaran indeks bias

Serat optik bermode tunggal dengan sebaran indeks bias umumnya terbuat

dari bahan gelas silika (SiO2). Ukuran core atau intinya adalah 8 - 12 mm sedangkan

diameter cladding-nya 125 mm (Gambar 2.5). Dalam fiber jenis ini hanya satu berkas

cahaya (satu mode) yang dapat melaluinya (Saleh; 1991).

Gambar 2.5. Serat optik bermode tunggal dengan sebaran indeks bias (Keiser; 2000)

coating cladding

core

8-12 mm 125 mm

nc

nc

nf


commit to user

13

b. Serat optik bermode jamak dengan sebaran indeks bias

Serat optik bermode jamak dengan sebaran indeks bias terbuat dari bahan

gelas silica (SiO2). Ukuran intinya 50 - 200 mm, diameter selubungnya 125 - 400mm

(Gambar 2.6). Diameter core lebih besar dari serat optik bermode tunggal sehingga

banyak mode yang dapat melaluinya.

Jenis serat ini disebut serat optik bermode jamak karena cahaya yang

merambat dari satu ujung ke ujung lainnya, terjadi dengan melalui beberapa lintasan

cahaya. Diameter inti (core) sebesar 50 mm - 200 mm dan diameter selubung

(cladding) 125 mm - 400 mm.

c. Serat optik bermode jamak dengan nilai sebaran indeks bias (gradded index)

Serat optik bermode jamak dengan sebaran nilai indeks bias (graded index)

biasanya terbuat dari multi component glass & silica glass tapi dapat juga terbuat

dari bahan lainnya. Ukuran intinya 50 - 100 mm dan diameter selubungnya 125 - 140

mm.

Gambar 2. 7 Serat optik bermode jamak dengan nilai sebaran indeks bias (Saleh; 1991)

Gambar 2.6. Serat optik bermode jamak dengan sebaran indeks bias (Saleh ; 1991)

nc

nc

nf 50-200 mm 125-400 mm

50-100 mm

125-140 m

nf

n

nc


commit to user

14

Serat optik bermode jamak graded index (Gambar 2.7) mempunyai indeks

bias yang merupakan fungsi dari jarak terhadap sumbu/poros serat optik. Sehingga

sinar akan dibiaskan secara bertingkat-tingkat menjauhi selubung dan mendekati

sumbu inti serat optik, dengan demikian cahaya yang menjalar melalui beberapa

lintasan pada akhirnya akan sampai pada ujung lainnya pada waktu yang bersamaan.

3. Karakteristik Transmisi pada Serat Optik

a. Modus Transmisi

Modus transmisi merupakan pola-pola tertentu yang dibentuk gelombang

cahaya dalam metode transmisi yang merambat dalam serat optik. Gelombang

cahaya terdiri dari sekumpulan gelombang elektromagnetik (EM) yang energinya

merambat tanpa memerlukan medium. Gelombang elektromagnetik memiliki

komponen medan listrik dan medan magnet dan masing-masing komponen

membentuk pola-pola tertentu dalam serat optik.

Sebuah serat optik yang dapat melewatkan lebih dari satu modus transmisi

disebut sebagai serat optik bermode jamak. Sebuah serat optik hanya dapat

mengakomodir modus dalam jumlah yang terbatas. Hal ini dikarenakan tiap-tiap

modus adalah sepasang pola medan listrik dan medan magnet memiliki ukuran fisik

tertentu. Ukuran inti serat optik menentukan seberapa banyak modus yang dapat

lewat di dalamnya (Crisp, 2005).

b. Numerical Aperture

Sinar cahaya yang masuk ke dalam inti serat optik membentuk sudut datang

tertentu terhadap poros serat optik. Sudut yang menuju ke arah permukaan serat optik

(nudara = 1), tidak semua akan diteruskan. Tetapi ada syarat tertentu agar sinar yang

datang tersebut dapat diteruskan. Gambar 2.8 menunjukkan adanya sudut dimana

sinar diterima oleh serat optik yang disebut sebagai Numerical Aperture.


commit to user

15

Gambar 2.8. Sudut dimana sinar dapat diterima oleh serat optik

Sinar tidak dapat diterima jika melebihi wilayah θmax. Karena sinar yang

masuk memiliki sudut datang lebih besar dari θmax sehingga sinar tersebut masuk

namun tidak dapat berlanjut dan keluar. Sedangkan semua sinar yang berada di

wilayah θmax dapat masuk ke dalam serat optik, dengan batas kritis sejauh θmax.

Sudut kritis (�披) sinar laser yang melalui bagian inti terhadap selubung

dinyatakan dengan : �披= Þa�能囊足�潜�前卒 (2.15)

Selanjutnya persamaan sinar masuk dari udara menuju ke serat optik sesuai dengan

hukum Snellius : �sa��ƅt = �囊sa��披, n adalah indeks bias udara = 1, n1 adalah indeks

bias inti, n2 adalah indeks bias selubung (cladding). sin�ƅt = �囊sin�披= �囊纵1 − 规os挠�披邹囊挠

= �囊释1 − 足�潜�前卒挠恃前潜= �囊足�前潜能�潜潜�前潜卒前潜= 纵�囊挠− �挠挠邹前潜 (2.16)

sa��ƅt pada serat optik disebut celah numeris atau numerical aperture (NA), maka

NA = 纵�囊挠− �挠挠邹前潜. Perbedaan indeks bias inti-selubung 纵�Ê21 − �Ê评tŢ邹= 纵∆�邹= 试�前潜能�潜潜守挠�前潜 ≈ �前能�潜�前 .

Sehingga �囊∆= �囊− �挠, maka �挠= �囊纵1 − ∆邹

q max

qi

nudara = 1

3

21

cladding

cladding

core n1

qr (Sudut kritis)

1

2 3

900

1 Cahaya yang diserap ke cladding

2 Cahaya yang masuk dengan sudut kritis

3 Cahaya yang merambat ke dalamcore

q max

qc

Daerah dimana sinar dapat diterimaoleh serat optik


commit to user

16

NA = 走�囊挠− 揍�囊纵1 − ∆邹租挠奏前潜= 纵�囊挠− �囊挠+ �囊挠2∆ − �囊挠∆挠邹前潜 = 纵�囊挠2∆ − �囊挠∆挠邹前潜 (2.17)

Karena ∆≪ 1, sehingga nilai ∆挠 harganya semakin sangat kecil, maka dapat

diabaikan atau ∆挠≈ 0. Selanjutnya :

NA = �囊√2∆ (2.18)

Perkiraan nilai pada ruas kanan dipengaruhi oleh nilai ∆, biasanya harga ∆

dipengaruhi oleh jenis serat optiknya. Untuk serat optik bermode jamak nilainya

antara 1% sampai 3%, sedangkan serat optik bermode tunggal antara 0,2% sampai

1% (Keiser, 2000).

Tabel 3.1.Numerical aperture (NA) pada serat optik bermode jamak (Keiser, 2000)

Diameter Core (µm)

Diameter Cladding (µm)

Numerical Aperture (NA)

50.0 125 0.19 - 0.25 62.5 125 0.27 - 0.31 85.0 125 0.25 - 0.30 100 140 0.25 - 0.30

4. Perambatan Cahaya

Perambatan cahaya di dalam serat optik ditunjukkan secara geometris

proses pemantulan gelombang cahaya pada permukaan zat antara. Terdapat dua

sinar, yaitu sinar 1 dan sinar 2 yang diasosiasikan kedua cahaya adalah identik.

Kedua sinar merambat dengan ketentuan sudut datang � < �披= ƴ挠− �披.


commit to user

17

Gambar 2.9. Gelombang cahaya merambat sepanjang pandu gelombang serat optik,

perubahan fase dihasilkan oleh keduanya setelah melalui medium serat dan terpantul didalamnya (Keiser, 2000)

Perubahan fase gelombang dihasilkan ketika sinar 1 merambat dari titik A

menuju B dikurangi perubahan fase pada sinar 2 diantara titik C dan D harus berbeda

karena pelipatan bulat oleh 2p. Perubahan fase dinyatakan dengan lambang ∆.

∆= 诡囊s = �囊诡s= �囊2挥s l世 (2.19)

k1 = konstanta perambatan dalam medium dengan indeks bias n1, k = k1/n1 konstanta

perambatan pada ruang bebas, s = jarak perjalanan gelombang dalam zat.

Perubahan fase gelombang tidak dihasilkan langsung dari perambatan

gelombang tetapi diakibatkan pada pemantulan gelombang dari permukaan

dielektrikum. Perjalanan sinar dari titik A ke titik B, sinar 1 menghasilkan jarak s1 =

d/sinq, karena sinq = d/s1 di dalam zat, dan melalui dua perubahan fase d pada titik

pemantulannya. Pada proses perhitungan perubahan fase dimulai dengan menghitung

jarak titik A ke D yang dinyatakan dengan persamaan 故雇呻呻呻呻= 纵圭 tan�⁄ 邹− tan�.

Selanjutnya jarak antara C sampai D dinyatakan dengan s2.

s挠= 故雇呻呻呻呻cos � = 纵规os挠� − sa�挠�邹圭/ sin � (2.20)

Syarat perambatan gelombang dapat ditulis :

挠ƴ�前企纵s囊− s挠邹+ 2磺= 2挥0 (2.21)

A

B

C

D

d

n1

n2

n2 q

q

s1

s2 Sinar2 Sinar1

Fase gelombang turun

Fase gelombang naik


commit to user

18

m = 0, 1, 2, 3, ….. Substitusi dari pernyataan untuk s1 dan s2 ke dalam persamaan

(2.20) akan dihasilkan :

挠ƴ�前企诅Ţú平�u− 族试Ê2ú潜u能ú平�潜u守Ţ虐Ƽōu 祖阻+ 2磺= 2挥0 (2.22)

Persamaan ini dapat diturunkan menjadi :

挠ƴ�前Ţú平�u企 + 磺= 挥0 (2.23)

Mempertimbangkan komponen normal oleh gelombang listrik pada bidang

datar menghasilkan melalui persamaan 棍龟旗蠕挠 = 税�潜Ê2ú潜∅前能囊�ú平�∅前 , maka pergeseran fase

pantulannya dihasilkan :

磺= − 2逛辊规tan遵瞬Ê2ú潜u能试�潜潜 �前潜世守虐Ƽōu 昨 (2.24)

Tanda negatif berarti gelombang dalam medium akan mengalami pengurangan atau

tidak mengalami penumbuhan gelombang. Substiusi persamaan (2.24) ke dalam

persamaan (2.23) menghasilkan bentuk persamaan :

挠ƴ�前Ţ虐Ƽōu企 − 挥0= 2逛辊规tan遵瞬Ê2ú潜u能试�潜潜 �前潜世守虐Ƽōu 昨 (2.25)

atau dapat ditulis menjadi :

tan足ƴ�前Ţú平�u企 − ƴƅ挠卒= 遵瞬�前潜Ê2ú潜u能�潜潜�前ú平�u 昨 (2.26)

Jadi persamaan ini akan terpenuhi untuk gelombang cahaya yang merambat dengan

sudut datang q dalam bahan dielektrikum oleh pandugelombang.


commit to user

19

Gambar 2.10. Distribusi medan listrik untuk beberapa jenis urutan potongan pandu

dalam penampang sejajar pandugelombang (Keiser,2000).

Pada gambar 2.10. Pandu gelombang yang terdiri dari dielektrikum yang

memiliki indeks bias n1 indeks bias core (inti) < n2 indeks bias cladding (selubung).

Bentuk sederhana dari pandu gelombang optik seperti model penguatan gelombang

yang dapat merambat tegak dalam serat optik. Kenyataannya bahwa bagian

melintang pandu gelombang sejajar sama seperti bagian potongan melintang serat

optik sepanjang sumbunya. Pada gambar in ditunjukkan pola beberapa potong

perpindahan energi listrik dengan orde lemah (Transverse Electric/TE) yang

penyelesaiannya menggunakan persamaan Maxwell untuk pandu gelombang datar.

Orde suatu mode sama dengan jumlah pandu melalui medan hampa udara.

Persamaan Maxwell mendasari rambatan gelombang dalam serat optik yang

membentuk mode naik ataupun turun, selanjutnya penentuan bentuk rambatan

gelombang tersebut dipengaruhi oleh factor b. Suatu mode pandu gelombang

terbentuk memenuhi factor b dengan harga toleransi : �挠诡矢慌矢�囊诡 (2.27)

n1 dan n2 berturut turut adalah indeks bias inti dan selubung, k = 2p/l (Keiser,2000).

5. Perambatan Cahaya dalam Serat optik bermode tunggal

Distribusi secara geometris perambatan cahaya dalam serat optik bermode

tunggal lebih baik daripada melalui diameter ini dan numerical aperture (NA),

pernyataan ini penting dalam memperkirakan nilai karakterisasi serat optik bermode


commit to user

20

tunggal ini. Parameter dasar serat optik bermode tunggal disebut mode field diameter

(MFD) dilambangkan dengan mode LP01. Mode field diameter (MFD) dapat

dianalogikan sebagai inti diameter dalam serat optik bermode jamak, kecuali dalam

serat optik bermode tunggal tidak semua perambatan cahaya melalui intinya.

Gambar 2.11. Distribusi cahaya dalam serat optik bermode tunggal pada sembarang panjang gelombang. Untuk distribusi Gaussian, MFD dinyatakan dengan 1/r2 terhadap energi optik

Pertimbangan dasar dalam metode ini adalah melalui pendekatan distribusi

kuat medan listrik, selanjutnya dinyatakan dalam persamaan gaussian sebagai

berikut.

刮纵辊邹= 刮难硅bD纵−辊挠灌难挠⁄ 邹 (2.28)

辊adalah radius, E0 adalah kuat medan listrik pada pusat jari-jari, W0 adalah lebar dari

distribusi kuat medan listrik. Selanjutnya untuk menentukan lebar mode kuat medan

(mode field diameter atau MFD) digunakan 2W0 dua kali e-1 radius dalam kuat

medan listrik optik besarnya sama dengan e-2 radius tenaga optik. Nilai lebar mode

medan (2W0) pada mode LP01 dapat ditentukan dengan persamaan :

2灌难= 2释挠董 1遣扔钳琵潜纵1邹Ţ1董 1琵潜纵1邹Ţ1扔钳恃囊挠世 (2.29)

E( r ) menunjukkan distribusi kuat medan listrik pada mode LP01.

E(r)

2a r =0

E0

e-2 E0

Mode Field

Diameter 2W0


commit to user

21

Bentuk mode gelombang yang terpolarisasi di dalam serat optik

digambarkan secara melintang terhadap sumbu kartesius, maka arah polarisasi

digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.12. Dua polarisasi pada mode HE11 pada serat optik bermode tunggal (Keiser,2000)

Serat optik yang ideal menghasilkan putaran simetri yang sempurna, dua

mode mengalami penurunan dengan konstanta perambatan gelombang yang sama (

kx = ky ), dan beberapa tingkatan polarisasi dalam serat optik didorong untuk tidak

mengalami perubahan. Pada kenyatannya dalam serat optik terdapat

ketidaksempurnaan, seperti faktor tekanan yang tidak simetris, inti yang tidak bulat,

dan perbedaan indeks bias. Penyebaran mode dipengaruhi perbedaan kecepatan dan

perbedaan indeks bias efektif yang dinyatakan dengan bias ganda (birefringence). 顾g = �仆− �铺 (2.30)

Persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut : 慌= 诡难试�仆− �铺守 (2.31)

Untuk k0 = 2p/l konstanta perambatan gelombang dalam ruang hampa udara.

Jika perbedaan fase dikalikan dengan 2p, maka mode gelombang akan

terjadi perubahan pada polarisasinya awalnya. Panjang denyutan gelombang

dinyatakan dengan persamaan (Keiser, 2000) 拐篇= 2挥慌⁄ (2.32)

Y Y

X X

nX nY

Mode horisontal Mode vertikal


commit to user

22

6. Rugi-rugi daya pada serat optik

Energi atau daya yang dibawa oleh cahaya akan mengalami pelemahan

(rugi-rugi/loss) akibat terjadinya kebocoran atau karena kurangnya kejernihan bahan

serat optik. Besaran pelemahan energi sinyal informasi dari fiber optik yang biasa

dinyatakan perbandingan antara daya pancaran awal terhadap daya yang diterima

dinyatakan dalam deci-Bell (dB) disebabkan oleh 3 faktor utama yaitu absorpsi,

hamburan (scattering) dan bending losses. Gelas yang merupakan bahan pembuat

fiber optik biasanya terbentuk dari silicon-dioksida (SiO2). Variasi indeks bias

diperoleh dengan menambahkan bahan lain seperti oksida titanium, thallium,

germanium atau boron. Dengan susunan bahan yang tepat maka akan didapatkan

atenuasi yang kecil. Atenuasi menyebabkan pelemahan energi sehingga amplitudo

gelombang yang sampai pada penerima menjadi lebih kecil dari pada amplitudo yang

dikirimkan oleh pemancar (Senior; 1992).

Cahaya yang merambat sepanjang serat optik mengalami penurunan energi

secara eksponensial terhadap jaraknya. Jika P(0) adalah tenaga optik awal dalam

serat (pada z = 0), selanjutnya P(z) tenaga optik setelah menempuh z, maka

selanjutnya dinyatakan dengan rumus :

官纵过邹= 官(0)硅能崎孺莆 (Keiser, 2000) (2.33)

�篇= 囊拼Ô�族篇(难)篇(拼)祖 (2.34)

αP merupakan koefisien atenuasi satuannya km-1, z adalah panjang lintasan atau

ketebalan serat optik yang digunakan untuk perjalanan sinar (gelombang

elektromagnetik). Secara ringkas dalam perhitungan atenuasi dalam serat optik

dinyatakan dengan decibel per kilometer (dB/km). Parameter secara umum

digambarkan rugi-rugi serat optik atau atenuasi serat optik sebagai berikut :


commit to user

23

Gambar 2.13 Atenuasi serat optik terhadap fungsi panjang gelombang dihasilkan 0,5 dB/km pada 1300 nm dan 0,3 dB/km pada 1550 nm untuk jenis serat optik mode tunggal. Pada serat optik ini terjadi puncak atenuasi diantara panjang gelombang 1400 nm yang diakibatkan dari penyerapan molekul air (Keiser, 2000)

Beberapa hal yang menyebabkan terjadinya atenuasi dalam serat optik

absorbsi, pancaran Reyleigh, pemantulan Fresnel, rugi-rugi karena pembengkokan.

Penjabarkan dari masing-masing adalah sebagai berikut :

a. Absorpsi

Zat pengotor (impurity) apapun yang masih tersisa di dalam bahan inti akan

menyerap sebagian dari energi cahaya yang merambat di dalam serat optik.

Kontaminan yang menimbulkan efek paling serius adalah ion-ion hidroksil (OH) dan

zat-zat logam. Ion-ion hidroksil yang merupakan wujud lain dari air akan menyerap

energi gelombang dengan panjang gelombang 1380 nm, sedangkan zat-zat logam

akan menyerap energi gelombang dengan berbagai nilai panjang tertentu (Saleh,

1991).

b. Hamburan Rayleigh

Hamburan Rayleigh (Rayleigh scatter) adalah efek terpencarnya cahaya

akibat terjadinya perubahan kecil yang bersifat lokal pada indeks bias bahan inti dan


commit to user

24

bahan mantel. Dikatakan bersifat lokal karena perubahan hanya terjadi di lokasi-

lokasi tertentu saja di dalam bahan, dan ukuran daerah yang terkena pengaruh

perubahan ini sangat kecil, yaitu kurang dari satu panjang gelombang cahaya.

Terdapat dua hal yang menyebabkan terjadinya fenomena ini, dan keduanya

timbul di dalam proses manufaktur. Sebab pertama adalah terdapatnya ketidak

merataan di dalam adonan bahan-bahan pembuat serat optik. Ketidakrataan dalam

jumlah yang sangat kecil dan bersifat acak mustahil untuk sepenuhnya dihilangkan.

Penyebab kedua adalah pergeseran-pergeseran kecil pada kerapatan bahan yang

biasanya terjadi saat kaca silika mulai membeku menjadi padat (Saleh, 1991).

c. Pemantulan Fresnel

Ketika sinar cahaya menumbuk sebuah bintik perubahan indeks bias dan

terpencar ke segala arah, komponen pencaran yang merambat dengan sudut datang

mendekati garis normal (900) akan lewat begitu saja menembus bidang perbatasan.

Akan tetapi tidak semua bagian dari cahaya yang datang dengan sudut mendekati

garis normal akan menembus bidang perbatasan. Sebagian kecil dari cahaya itu akan

terpantul balik di bidang perbatasan.

Efek ini dapat menjadi masalah bagi cahaya yang meninggalkan ujung

output serat optik. Di titik ini, terjadi perubahan seketika dari indeks bias inti ke

indeks bias yang ada di luar serat optik. Efek yang sama juga terjadi pada arah yang

berlawanan. Sebagian kecil dari cahaya yang datang dan hendak memasuki serat

optik terpantul balik oleh bidang perbatasan udara-inti (John Crisp, 2005).

d. Rugi-Rugi Pembengkokan

Bending yaitu pembengkokan fiber optik yang menyebabkan cahaya yang

merambat pada fiber optik berbelok dari arah transmisi dan hilang. Sebagai contoh,

pada fiber optik yang mendapat tekanan cukup keras dapat menyebabkan ukuran

diameter fiber optik menjadi berbeda dari diameter semula, sehingga mempengaruhi

sifat transmisi cahaya di dalamnya (Farrel; 2002).


commit to user

25

Rugi-rugi akibat pelengkungan fiber optik dibedakan menjadi dua macam yaitu :

1) Macro bending/pembengkokan makro

Rugi-rugi Macrobending terjadi ketika sinar atau cahaya melalui serat optik

yang dilengkungkan dengan jari-jari lebih lebar dibandingkan dengan diameter serat

optik sehingga menyebabkan rugi-rugi seperti pada gambar berikut.

Gambar 2.14. Pembelokan sinar di dalam inti serat optik dengan variasi sudut sinar datang (Andre, 2006)

Gambar 2.10. memperlihatkan secara fisis mode gelombang yang merambat

pada bengkokan serat optik. Berdasarkan prinsip pemantulan dan pembiasan cahaya,

sudut sinar datang yang lebih kecil daripada sudut kritis ( f1 dan f2 < fcritis ), maka

mode cahaya tidak dipantulkan secara sempurna melainkan lebih banyak dibiaskan

keluar dari inti serat optik. Sedangkan untuk sinar yang membentuk sudut datang

lebih besar dari sudut kritis ( f3 ≥ fcritis ), maka sebagian besar mode cahaya akan

dipantulkan kembali masuk ke dalam selubung seperti halnya prinsip pemantulan

total. Kondisi ini mengakibatkan perubahan moda. Jumlah radiasi optik dari

lengkungan serat tergantung kekuatan medan dan kelengkungan jari-jari R

(Andre,2006).

f1

f2

f3

Cladding

Core

R


commit to user

26

Gambar 2.15. Sketsa dasar kurva pandu gelombang optik (Keiser, 2000)

Pada gambar 2.15 menunjukkan serat optik yang dibengkokan dengan

kelengkungan R, medan akan mengikuti sepanjang kelengkungan dalam inti serat

optik tersebut yang mengakibatkan terbentuk mode paling rendah. Pada jarak kritis xc

dari pusat kelengkungan serat optik, gelombang memiliki kecepatan gerak lebih

tinggi yang merambat dalam bagian intinya (Keiser, 2000)

Untuk memperkecil perubahan mode perlu diperhatikan nilai-nilai mode

efektif, yaitu nilai dimana cahaya akan tetap dipandu oleh kelengkungan kabel serat

optik pada jari-jari a. 棺乒gg实棺捧醉f石崎嫩挠挠崎∆纂挠t片十足脑挠�潜片卒潜遣嘴最 (2.35) 棺捧实崎崎嫩挠纵�囊诡逛邹挠棺捧 adalah jumlah total mode lengkungan dalam serat lurus, α adalah profil graded

indek, ∆ adalah perbedaan indeks bias, R adalah jarak pusat kelengkungan dan 诡实挠ƴl

adalah konstanta perambatan gelombang (Keiser, 2000).

Pembengkokan serat optik menimbulkan rugi-rugi perambatan gelombang

karena kecepatan cahaya di dalam posisi pembengkokan tersebut mengalami

peningkatan dan energi cahaya menyebar dari lintasan perambatannya. Koefisien


commit to user

27

atenuasi yang diakibatkan rugi-rugi pembengkokan dinyatakan dengan persamaan

sebagai berikut : �1 = 规囊硅bD纵−规挠观邹 (2.36)

R adalah jari-jari kelengkungan bengkokan serat, c1 dan c2 konstanta yang

pembuatan serat optik dan panjang gelombang serta tidak tergantung R.

Rugi-rugi bengkokan serat optik akan nampak menjadi amat besar atau

signifikan, jika sampai pada jari-jari kritis. Sebaliknya jika lebih besar dari jari-jari

kritis kerugian bengkokan serat optik cenderung tidak ada ataupun sedikit

kerugiannya. Oleh karena itu parameter kerugian bengkokan serat optik dapat

diamati dari kurva rugi-rugi bengkokan terhadap perubahan jari-jari kelengkungan.

Jari-jari kritis atau critical radius adalah jari-jari bengkokan mendekati

pertambahan nilai rugi-rugi yang cepat. Jari-jari kritis pada multi mode dirumuskan

(Farrel; 2002):

观Ê = 脑�前潜l恼ƴ侍�前潜能�潜潜市遣潜⁄ (2.37)

Besarnya nilai rugi-rugi dapat dipengaruhi oleh selisih indeks bias. Nilai numerical

aperture yang besar akan menghasilkan nilai jari-jari kritis (Rc) dan nilai rugi-rugi

yang kecil.

2) Micro bending/pembengkokan mikro

Pembengkokan mikro terjadi karena ketidakrataan pada permukaan batas

antara inti dan selubung secara acak atau random pada fiber optik karena proses

pengkabelan ataupun ketika proses penarikan saat instalasi seperti terlihat pada

Gambar 2. 16.

Gambar 2. 16. Peristiwa rugi-rugi akibat pembengkokan mikro (Farrel; 2002)

External Force

cladding

cladding

core


commit to user

28

Penelitian mengenai hubungan rugi-rugi daya serat optik hubungannya

dengan jari-jari pembengkokan dan bending loss (rugi-rugi bengkokan) telah

dilakukan di Pusat Penerapan Optoelektronik, Institut Teknologi Dublin, Ireland.

Hasil penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.17 (Wang, 2005).

(a)

(b)

Gambar 2. 17. Eksperimen rugi-rugi daya serat optik pada beberapa persamaan dan percobaan sebagai fungsi dari jari-jari pembengkokan (Wang,2005)


commit to user

29

Gambar 2.12. (a) dan (b) dapat dilihat bahwa semakin besar radius pembending,

maka kerugian intensitas gelombang makin kecil. Grafik yang memperlihatkan

perubahan yang sangat signifikan dengan menggunakan model sederhana.

Kuat medan magnet pada permukaan cladding dalam pembengkokkan serat

dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut : 慧婆纵b,裹邹= 囊挠ƴ董侍雇婆纵簧邹顾平试贯婆守+ 寡婆纵簧邹故平试贯婆守市嫩捧能捧硅bD纵− a簧裹邹圭斤(Wang, 2005) (2.38)

贯纵b,簧邹= 收片挠潜�桑潜寿挠脑世族慌挠+ 簧挠− 诡挠�婆挠足1 + 挠铺片卒祖, 顾平 dan 故平 berturut-turut

merupakan fungsi tak nyata. Untuk batasan permukaan yang sangat jauh, terdapat

hubungan diantara 雇屁纵簧邹 dan 寡屁纵簧邹, yaitu 寡屁纵簧邹= − ǥ雇屁纵簧邹. Untuk setiap

permukaan yang berdekatan, menurut kondisi batas medan yang kontinu, didapatkan

persamaan sebagai berikut :

醉雇婆纵簧邹顾平侍贯婆试b婆,簧守市+ 寡婆纵簧邹故平侍贯婆试b婆,簧守市= 雇婆嫩囊纵簧邹顾平侍贯婆嫩囊试b婆,簧守市+ 寡婆嫩囊纵簧邹故平侍贯婆嫩囊试b婆,簧守市雇婆纵簧邹顾平烛侍贯婆试b婆,簧守市+ 寡婆纵簧邹故平烛侍贯婆试b婆,簧守市= 雇婆嫩囊纵簧邹顾平烛侍贯婆嫩囊试b婆,簧守市+ 寡婆嫩囊纵簧邹故平烛侍贯婆嫩囊试b婆,簧守市 (Wang, 2005) (2.39)

Berdasarkan pada kondisi batasan antara permukaan selimut (cladding) pertama dan

permukaan inti (core), kita dapatkan persamaan : 寡囊纵簧邹= ƴ走啤批腮揍撇前纵铺前,祁邹租嫩霹腮揍撇前纵铺前,祁邹租奏纵齐潜嫩祁潜邹前潜⁄ 硅bD侍−逛纵黄挠+ 簧挠邹囊挠⁄ 市 dan dengan

teori ketidakpastian, koefisien kerugian pembengkokan dapat ditentukan dengan

persamaan sebagai berikut : 2� = − 2 匹潜挠ƴ脐瓢潜匹前潜纵t齐邹挂0足董寡囊纵簧邹故平揍贯挠纵0,簧邹圭簧租嫩捧能捧卒 (Wang, 2005) (2.40)

Penelitian lainnya mengenai hubungan rugi-rugi daya serat optik

hubungannya dengan jari-jari pembengkokan dan panjang gelombang di Departemen

Fisika Universitas Aviero, Santiago. Hasil penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.

18.


commit to user

30

Gambar 2. 18. Eksperimen rugi-rugi daya serat optik pada beberapa

panjang gelombang sebagai fungsi dari jari-jari pembengkokan (Andre, 2006)

Dari Gambar 2.18 dapat diamati bahwa rugi-rugi serat optik tergantung pada

panjang gelombang. Dapat diamati pula puncak periodik kerugian pada spektrum

yang berbeda untuk jari-jari pembengkokan yang berbeda. Fenomena ini dapat

dijelaskan karena adanya refleksi yang terjadi antarmuka antara lapisan cladding dan

udara (Andre, dkk, 2006)


commit to user

31

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian mengenai rugi-rugi bengkokan fiber optik jenis multimode step

index dan singlemode fiber optic – E-28 dengan variasi diameter pembengkokan 4,0

cm, 3,5 cm, 3,0 cm, dan 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm dilakukan di

Laboratorium Optik Jurusan Fisika FMIPA Universitas Sebelas Maret. Jangka waktu

pelaksanaan dari penelitian ini adalah dari bulan Oktober 2009 sampai Februari

2010.

B. Alat dan Bahan :

Alat dan bahan yang digunakan sebagian besar telah disediakan di

laboratorium optik jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

(MIPA) UNS seperti Laser Klasse-2 DIN 58126, menghasilkan pancaran sinar

dengan panjang gelombang 632,8 nm berwarna merah, Oscilloscop Yokogawa DL

1520, optical Chopper3501, Detektor, serat optik (Multimode dan Singlemode).

Sedangkan alat dan bahan lainnya diusahakan dari luar laboratorium. Adapun secara

lengkap alat dan bahan yang diperlukan dapat dirinci sebagai berikut :

1. Alat

a. Laser Klasse-2 DIN 58126, 632,8 nm

b. Osilloscope Yokogawa DL1520

c. Optical Chopper 3501

d. Detektor

2. Bahan

a. Fiber Optik Bermode Jamak dengan Sebaran Indeks Bias

b. Fiber Optik Bermode Tunggal dengan Sebaran-E28

c. Pipa Paralon dan pipa Aluminium sesuai ukuran diameter

d. Busa/Gabus

e. Lak ban atau double tape


commit to user

32

Berikut ini adalah alat-alat dan bahan yang digunakan untuk penelitian :

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

Gambar 3.1 Alat-alat yang digunakan dalam penelitian karakteristik rugi-rugi

serat optik akibat pembengkokan makro dengan model lilit. (a) Set up alat pembending dilengkapi statif dari logam, (b) Holder serat optik penerima sinar laser, (c) Penangkap sinar Laser (detektor), (d) Holder serat optik penyampai ke oscilloscope, (e) Busur derajad 360o dan holder serat optik, (f) Seting alat lengkap

C. Metode Penelitian

Prinsip kerja yang dilakukan dalam penelitian ini adalah melakukan

pembengkokan serat optik yang terbuat dari gelas dengan diameter bengkokan 4,0

cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm. Alat bengkokan digunakan


commit to user

33

dari pipa paralon dan pipa aluminium yang mudah diperoleh dan cenderung

silindernya rata. Sedangkan sumber cahaya digunakan sinar laser He Ne dengan

panang gelombang 632,8 nm menggunakan sumber energi listrik 220 volt. Alat

pembengkok dirancang agar dapat dilakukan proses pembengkokan melalui

perubahan besarnya sudut putar mulai 0o sampai dengan 720o dan selama proses

perubahan sudut tersebut diharapkan serat optik tidak mengalami pengenduran dalam

lilitannya. Proses pembengkokan serat optik bermode jamak dan serat optik bermode

tunggal dapat dijelaskan dengan ilustrasi gambar sebagai berikut.

Gambar 3.2. Skema pembengkokan serat optik dari sumber dan diterima detektor

Alat-alat yang diperlukan dibuat diatas papan yang kuat agar dapat

menahan goncangan atau getaran. Papan yang dimaksud dapat terbuat dari meja kayu

permanen dan diatasnya diberi papan acrylic (mika) dilengkapi dengan pengatur

sekerup kedudukan sinar yang masuk ke dalam serat optik. Serat optik yang telah

dipotong melintang menggunakan silet tajam dimasukkan dalam holder serat optik

yang terletak dekat sumber maupun detektor. Jika serat optik telah terpasang dengan

tepat, maka pengatur jalannya sinar agar dapat terputus-putus (optical chopper)

diatur dalam frekuensi 99,0 Hz. Selanjutnya sinar laser dinyalakan dan diamati pada

detektor apakah sinyal sudah tampak membentuk gelombang dengan nilai potensial

yang maksimum pada saat serat optik sebelum divariasi sudut putarnya (dalam

keadaan lurus). Serat optik ditempelkan pada alat pembending dengan menggunakan

selotip, selanjutnya pembendingan yang menggunakan variasi jumlah lilitan dan

variasi sudut putar dapat dilakukan. Penelitian ini dibagi dalam 2 langkah kerja,

yaitu: set up alat model sevenbending dan pengambilan data. Tahap-tahap yang akan

dilakukan dapat dilihat pada gambar 3.3 :

Sumber Cahaya

Pembengkokan Detektor/Oschilloscop


commit to user

34

Gambar. 3.3. Skema penelitian kajian rugi-rugi pembengkokan makro serat optik dengan model tujuh bengkokan

Penjelasan dalam langkah-langkah yang dinyatakan dalam skema di atas

adalah sebagai berikut :

1. Persiapan Alat dan Bahan

Persiapan alat adalah dengan mengumpulkan alat-alat yang akan digunakan

dalam penelitian ini. Diantaranya; Laser Klasse-2 DIN 58126 panjang gelombang

632,8 nanometer semua alat sudah ada di laboratorium Optik jurusan Fisika MIPA

UNS. Peneliti dapat memakai alat-alat tersebut dengan sepengetahuan pihak jurusan.

Serat optik yang telah dimasukkan dalam holder dan diatur posisi serat agar

dapat secara tetap dan tepat menerima sinar laser dari sumbernya serta mendistribusi

cahaya laser yang akan melalui pembendingan serta selanjutnya diterima oleh

oschilloscop.

Persiapan bahan adalah dengan mengumpulkan bahan-bahan yang akan

digunakan dalam penelitian ini. Serat optik bermode jamak dan bermode tunggal

Set up alat Sevenbending

Pengambilan data

Pengolahan data

Kesimpulan

Persiapan Alat dan Bahan

Analisa data


commit to user

35

dililitkan pada silinder paralon dan silinder aluminium yang disiapkan seperti pada

gambar berikut.

Gambar 3.4.a. Silider tak bercelah Gambar 3.4.b. silinder bercelah

Proses pembendingan secara skematik untuk silinder yang tak bercelah

dengan silinder yang bercelah seperti gambar 3.5.

Gambar 3.5. Skema pembendingan serat optik (a) silinder tanpa celah dan (b) silinder bercelah

Silinder yang tidak bercelah digunakan pembendingan serat optik dibagian

luarnya dan seratnya kelihatan, sehingga dapat diamati jika terjadi kondisi serat

dalam keadaan menggelantung (kendor). Sedangkan yang bercelah, serat optik

dililitkan pada silinder bagian dalam kemudian ditutup dengan silinder bercelah yang

diharapkan tidak terjadi gejala serat menggelantung (kendor).

(a) (b)


commit to user

36

2. Set up alat tujuh bengkokan

Set up alat tujuh bengkokan dibagi menjadi beberapa bagian; bagian

pertama yaitu membuat alat pembengkok dari silinder paralon dan silinder

aluminium yang diberi celah dan dilingkupi dengan paralon pelindung guna menjaga

fiber tetap terbending secara teratur, sebagai komponen utama alat-alat ini dikerjakan

penulis di Magelang, karena keterbatasan penulis untuk dapat aktif kuliah hanya hari

Jum’at dan Sabtu. Bagian kedua, membuat set up alat tujuh bengkokan mengunakan

papan multiplek sebagai meja dan dilengkapi busur derajad dari 0o sampai 360o yang

digunakan untuk mencari besarnya rugi-rugi dalam penelitian ini. Bagian ketiga,

membuat meja yang digunakan untuk menempatkan alat-alat optik supaya aman dari

gerakan-gerakan agar tidak terjadi perubahan posisi alat-alat optik tersebut saat

dilakukan penelitian. Di laboratorium jurusan Optik telah tersedia meja besar yang

dapat meredam getaran-getaran yang akan digunakan untuk mengambil data yang

dilengkapi dengan meja acrilic tempat chopper dan detektor yang digunakan untuk

penghantaran serat optik.

a. Penggunaan laser

Laser sebagai sumber cahaya yang akan dilewatkan pada fiber optik,

memiliki sifat monokromatik. Laser yang digunakan adalah laser jenis He-Ne dengan

panjang gelombang 632,8 nanometer. Panjang gelombang 632,8 nm termasuk

panjang gelombang yang cukup besar, sehingga pemakaian panjang gelombang ini

bagus digunakan pada serat optik bermode jamak dan serat optik bermode tunggal

jenis E-28.

Gambar 3.6. laser klasse-2 DIN 58126


commit to user

37

Laser ini ditempatkan di atas papan yang terbuat dari acrylic dengan kedudukan yang

dapat diatur dengan menggunakan sekerup dan dijaga agar tahan goncangan atau

gerakan yang mengakibatkan perubahan sudut kritis cahaya sinar laser yang masuk.

Sehingga pembacaan beda potensial pada oscilloscop akan berubah.

b. Penggunaan optical chopper

Optical chopper digunakan untuk memotong-motong sinar laser, sehingga

sinar laser yang dilewatkan optical chopper ada yang terhalang dan ada yang

melewatinya, pengaturan terhadap frekuensi dikendalikan dengan pengatur chopper

yang dapat diset nilai perputaran kipas tersebut. Tujuan membuat pola terhalang dan

tidak terhalang adalah untuk memudahkan oscilloscope menerima data dalam bentuk

pulsa-pulsa. Optical chopper dapat diatur kecepatan putar dengan mengatur besarnya

frekuensi, frekuensi yang digunakan sebesar 99,0 Hz pada gambar 3.7.a. dan gambar

3.7.b.

Gambar 3.7.a. pengatur frekuensi Gambar 3.7.b. optical chopper

c. Penggunaan detektor

Detektor ini digunakan untuk menerima sinyal cahaya yang sudah

dilewatkan melalui fiber optik, detektor sangat besar perannya karena sinyal cahaya

yang diterima berupa energi photon (Ephoton) selanjutnya diubah menjadi energi listrik

(Elistrik) langsung dihubungkan dengan oscilloscope dengan menggunakan kabel

konektor. Detektor ini sangat sensitif terhadap cahaya oleh karena itu pada saat

penelitian ruangan harus dalam keadaan gelap. Detektor dilengkapi dengan holder

yang dapat diatur agar sinar yang masuk dan keluar serat optik dapat secara


commit to user

38

maksimal diterima dan dilewatkannya. Proses penerimaan gelombang cahaya

kurang maksimal dari detektor, maka gelombang yang terbaca dalam oschilloscope

akan kecil, namun sebaliknya potensial gelombang akan bernilai tinggi.

d. Penggunaan oscilloscope

Oscilloscope yang digunakan adalah Oscilloscope digital. Fungsi

Oscilloscope adalah untuk membaca data (mencatat gelombang listrik secara visual

pada suatu layar) dan keluarannya dalam bentuk grafik disertai harga dalam nilai

beda potensial dari puncak ke puncak (peak to peak). Oscilloscope diset untuk

menghasilkan grafik berbentuk kotak-kotak dan di set pula skalanya sesuai dengan

kebutuhan penelitian. Gelombang yang diterima berupa energi cahaya, selanjutnya

divisualisasikan dalam beda potensial yang dilambangkan nilai dari puncak ke

puncak gelombang (peak to peak voltage atau VPP ). Untuk menyimpan data dalam

bentuk grafik digunakan disket.

Gambar 3.8. Osilloscope Yokogawa DL1520

3. Pengambilan Data

Setelah set up alat selesai dirangkai, maka serat optik dipasangkan melalui

celah sempit agar dapat dijaga serat optik dalam keadaan terentang sempurna pada

meja set up alat tujuh bengkokan. Hal berikutnya yang dilakukan adalah pemfokusan

cahaya untuk memaksimalkan cahaya yang masuk dalam serat optik, langkah ini

dikendalikan pada sekerup pemegang Laser Klasse-2 agar tepat dapat menghasilkan

sinar melalui tengah-tengah dari lensa masuk ke serat optik. Sebelum pengambilan


commit to user

39

data dilakukan, dipastikan bahwa pemasangan fiber optik pada alat tujuh bengkokan

telah dilakukan secara benar. Kemudian serat optik dilewatkan pada silinder kecil

(mengambil alat dari selongsong bolpoit) dan dijepit menggunakan selotip listrik

berwarna hitam pada silinder paralon atau silinder aluminium dan kemudian diputar

dengan interval sudut 10o selanjutnya perubahan beda potensial yang terbaca pada

Osciloscop dicatat. Penelitian ini akan dipengaruhi pula oleh beberapa faktor, yaitu :

a. Gerakan/getaran saat penelitian. Gerakan yang cukup besar akan

mempengaruhi terhadap focus sinar laser yang masuk ke dalam serat optik. Gerakan

yang mempengaruhi getaran pada meja penopang penelitian akan mengakibatkan

sinyal yang tampak pada osciloscop tidak dapat tenang atau terjadi gelombang

berjalan dengan puncak gelombang yang selalu berubah sehingga menimbulkan

harga beda potensial yang mudah berubah. Pengambilan data harus dilakukan

dengan hati-hati baik peneliti ataupun peserta lain yang berada disekitar proses

penelitian, agar set up alat tujuh bengkokan tidak terpengaruh gerakan.

b. Pemotongan serat optik. Untuk memotong serat optik digunakan silet kecil,

tajam dan proses memotongnya harus tegak lurus menyilang terhadap posisi panjang

serat, agar intinya tidak pecah, serta permukaan serat optik terpotong rata. Hal ini

bertujuan agar sinar laser yang masuk maupun keluar dari serat optik mengalami

pemantulan sempurna sesuai dengan sudut kritis yang telah diatur atau disesuaikan

dengan posisi dari sumber sinar lasernya.

c. Penempatan serat optik pada detektor harus berhati-hati dan diusahakan tepat

pada fokus kelengkungan detektor dan dijepit dengan cara memutar skrup agar posisi

serat optik tidak mengalami perubahan penerimaan gelombang sinar laser, begitu

juga dalam menghantarkan untuk diterima oleh receiver yang kemudian

digambarkan dalam sinyal energi pulsa pada osciloscop karena gerakan sinar dapat

masuk secara maksimal.

d. Pengamatan terhadap posisi tegangan maksimum dan saat kondisi gelombang

berjalan dalam keadaan harganya stabil atau tidak terjadi loncatan harga yangg

dikarenakan kesalahan pengamatan agar mendapatkan sinyal yang diperlukan. Maka

modal utama penelita diantaranya kesabaran untuk menanti posisi sinyal saat naik

pada keadaan maksimim dan selanjutnya akan turun ke harga yang lebih rendah.


commit to user

40

Pada saat inilah kita harus dengan cermat dan hati-hati menentukan harga tegangan

yang akan dibaca. Jika ternyata telah lewat terhadap harga maksimum, maka harus

mengulang keadaan yang sama disaaat terjadi kenaikan tegangan lagi. Selanjutnya

pada posisi harga yang telah diharapkan, maka segera melakukan penyimpanan data

melalui disket yang telah disiapkan pada perangkat osciloscop.

4. Pengolahan Data

Setelah mendapatkan data berupa grafik pada oscilloscope, maka dapat

dicatat besarnya beda potensial yang diterima setelah melalui pembendingan. Data

yang telah dicatat sesuai dengan variasi diameter bending, sudut putar yang

keduanya akan menghasilkan hubungan antara rugi-rugi (atenuasi) dalam satuan dB

(deciBell) terhadap jumlah putaran (n) dan rugi-rugi (atenuasi) dalam satuan dB

(deciBell) terhadap besarnya sudut putaran (αo). Selanjutnya dengan bantuan

pengolahan menggunakan excell untuk memperoleh perhitungan yang akurat dan

ditranfer ke dalam sistem origin-5 maka sudah dapat diketahui tren grafik yang

muncul. Pengolahan data dilakukan dengan memperhitungkan terhadap nilai-nilai

atenusi yang diperoleh dengan rumus yang relevan, selanjutnya mencocokan grafik

yang di dapat dengan perhitungan manual maupun dengan jurnal-jurnal internasional

yang mendukung.

5. Analisa Data

Pembahasan pada penelitian ini adalah pada faktor variasi jumlah lilitan dan

besarnya sudut putar yang menyebabkan rugi-rugi transmisi fiber optik akibat

pembengkokan makro dengan menggunakan panjang gelombang sebesar 632,8

nanometer untuk variasi diameter pembengkok. Data yang diperoleh dalam bentuk

grafik kemudian dianalisis tren grafik yang terbentuk. Grafik akan menunjukkan

rugi-rugi transmisi cahaya dari fiber optik, apabila grafik yang menunjukkan adanya

penurunan atau terjadi kebocoran dalam melakukan penelitian, sehingga

memunculkan pulsa sinusoida dengan puncak gelombang yang makin meningkat

kerugiannya atau puncak sesudahnya nilainya lebih rendah dari sebelumnya.


commit to user

41

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pembengkokan

(bending) pada serat optik bermode jamak dan serat optik bermode tunggal yang

dililitkan pada silinder dengan diameter tertentu dilengkapi dengan jarum penunjuk

untuk menentukan interval perputaran 10o yang menggunakan variasi sudut putar

dari 0o sampai 720o. Alat ini terdiri dari beberapa komponen penting yaitu laser

dengan sumber cahaya merah yang memiliki panjang gelombang 632,8 nm sebagai

sumber sinyal gelombang elektromagnetik, optical chopper sebagai pencacah cahaya

laser (sinyal), receiver (detektor) sebagai pendeteksi sinyal (penerima sinyal),

oscilloscope digital sebagai visualisator sinyal hasil dan tempat pembengkokan serat

optik (meja pembengkokan) yang dilengkapi dengan busur derajad melingkar.

Gambar 4.1. Sinyal cahaya yang dihasilkan oleh laser (B) memiliki panjang

gelombang 632,8 nm dan merupakan cahaya monokromatik. Cahaya laser tersebut

sebelum masuk ke dalam serat optik (H) dicacah oleh optical chopper (A) dengan

frekuensi 99 Hz, dimana dengan frekuensi sebesar ini sinyal yang diterima

oscilloscope menjadi stabil.

Gambar 4.1. Skema Pembengkokan serat optik secara lengkap

Setelah dicacah, sinyal cahaya melewati micropotitioner yang dilengkapi

dengan lensa pemfokus (C). Kemudian cahaya yang fokus ini dilewatkan pada serat

optik yang ditempelkan pada silinder pembending (D). Setelah melalui lilitan,

gelombang elektromagnetik tersebut sampai pada ujung serat optik yang dikunci oleh

B

A C D E

F

G

H


commit to user

42

mikropotitioner (E) dan sinyal cahaya diterima oleh receiver (F). Receiver

dihubungkan dengan oscilloscope (G) menggunakan kabel penghubung. Gambar

grafik yang muncul pada layar oscilloscope disimpan menggunakan disket. Data

yang tersimpan dalam disket berupa gambar seperti yang ditunjukkan Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Grafik tegangan sumber sinyal setelah dicacah dengan optical chopper

Gambar 4.2. memperlihatkan grafik tegangan sumber sinyal setelah

dicacah dengan optical chopper. Sinyal yang melewati optical chopper yang sedang

beroperasi akan secara periodik akan mengalami keadaan terhalang dan tidak

terhalang secara bergantian terus-menerus sehingga sinyal sepeti dicacah. Sinyal

yang dicacah terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam serat optik maka pada layar

oscilloscope nampak grafik tegangan dengan puncak-puncaknya. Sedangkan sinyal

yang tidak dilewatkan pencacah terlihat lurus tanpa puncak-puncak tegangan seperti

ditunjukkan dalam gambar 4.3.


commit to user

43

Gambar 4.3. Grafik tegangan sumber sinyal yang tidak dilewatkan pencacah

Grafik tegangan terlihat garis lurus tidak membentuk puncak-puncak gelombang,

karena sinyal tidak dilewatkan pencacah (optical chopper) yang beroperasi dalam

frekuensi 99,0 Hz.

1. Hasil pada oscilloscope

Oscilloscope merupakan perangkat yang dipakai untuk menampilkan

tegangan dalam bentuk grafik. Dalam penelitian ini, tegangan awal yang masuk ke

dalam oscilloscope berbeda-beda tergantung pada banyaknya cahaya yang masuk ke

dalam serat optik. Hal yang berpengaruh dalam perbedaan banyaknya cahaya yang

masuk ke dalam ujung serat optik adalah potongan serat optik dan fokus cahaya yang

masuk ke dalamnya. Apabila cahaya yang masuk ke dalam serat optik banyak maka

tegangan yang masuk oscilloscope banyak pula. Pada layar oscilloscope nampak

gambar 4.4.


commit to user

44

Gambar 4. 4. Tegangan oleh pembengkokan dengan diameter pembengkok serat optik 4,0 cm

Gambar 4.5. Tegangan oleh pembengkok sinar laser tidak pas pada intinya (core)

Gambar 4.4 menunjukkan tegangan awal serat optik yang akan dilakukan

pembengkokan pada jari-jari pembengkokan 4,0 cm. Pada saat pengambilan data,

Oscilloscope diset dengan skala 50 mV (1). Tegangan yang diterima receiver adalah

(1)

(2) (3)


commit to user

45

banyaknya kotak/div (3) dikali dengan skala sebesar 50 mV. Pada gambar telihat 3

kotak yaitu 3 x 50 mV, sehingga jumlah tegangan awal sebesar 150 mV. Besarnya

tegangan ini dimunculkan langsung dengan angka (2) pada layar osciloscope berupa

data puncak ke puncak (peak to peak).

Pada gambar 4.5. menunjukkan tegangan awal sinar laser yang masuk ke

serat optik tidak tepat pada posisi intinya (core). Kejadian ini akan mengakibatkan

pulsa gelombang yang diterima oleh receiver kurang maksimal. Keadaan ini dapat

diakibatkan proses pemotongan yang tidak tepat melintang atau memotong serat

optik dengan pemotong yang tidak tajam atau posisi pengaturan receiver yang belum

tepat ke posisi penerimaan sinyal rambatan gelombang sinar laser.

Pada layar oscilloscope tampak pula besarnya nilai frekuensi sebesar 100

Hz. Nilai ini berbeda dengan frekuensi pada optical chopper yang ditetapkan sebesar

99,00 Hz. Pada dasarnya penggunaan frekuensi tidak mempengaruhi data keluaran

tegangan yang diterima receiver. Frekuensi ditetapkan untuk menstabilkan

gelombang agar grafik gelombang pada layar oscilloscope tidak berjalan sehingga

mudah untuk dibaca.

Data tegangan awal merupakan nilai tertinggi dan paling stabil ketika serat

optik dilewatkan dan direkatkan pada silinder pembending yang dapat berupa

paralon dan aluminium sebelum dilakukan pembengkokan dengan interval 10o

dengan variasi pembendingan dari 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm

dan 1,0 cm. Jadi pembengkokan terjadi karena serat optik pada yang telah rekatkan

pada silinder pembending akan diputar sesuai dengan variasi sudut hingga lima kali

lilitan.

Pemutaran pada silinder mengakibatkan terjadinya perubahan beda

potensial sinar laser yang melalui serat optik yang akan dibaca pada grafik

oscilloscope. Serat optik yang dikategorikan dalam serat optik bermode jamak dan

serat optik bermode tunggal masing-masing memiliki perbedaan dalam perubahan

beda potensial. Tabel 4. 1 menunjukkan tegangan awal dan tegangan setelah


commit to user

46

mengalami pembengkokan dengan dilakukan pelilitan dari satu hingga lima kali

putaran dari masing-masing variasi diameter.

Tabel 4.1.a. Hubungan diameter pembengkok terhadap jumlah putaran pada serat optik bermode jamak dengan variasi diameter untuk 1 sampai 5 putaran

No. Urt. Diameter Putaran-0

Putaran-1

Putaran-2

Putaran-3

Putaran-4

Putaran-5

Bending (mV) (mV) (mV) (mV) (mV) (mV) 1 4.0 680 672 656 608 588 504 2 3.5 680 544 504 520 544 520 3 3.0 680 552 512 520 504 480 4 2.5 680 520 496 504 472 456 5 2.0 680 496 464 480 472 464 6 1.5 680 488 464 472 400 392 7 1.0 680 472 416 400 392 376

Tabel 4.1.b. Hubungan diameter pembengkok terhadap jumlah putaran pada serat optik

bermode tunggal dengan variasi diameter untuk 1 sampai 5 putaran.

No. Urt. Diameter Putaran-0

Putaran-1

Putaran-2

Putaran-3

Putaran-4

Putaran-5

Bending (mV) (mV) (mV) (mV) (mV) (mV) 1 4.0 11.2 6.8 5.2 3.6 2.4 2.0 2 3.5 11.2 6.0 4.8 3.2 1.6 1.0 3 3.0 11.2 5.6 4.0 2.8 1.0 0.8 4 2.5 11.2 4.8 2.4 1.6 0.8 0.8 5 2.0 11.2 4.0 2.0 1.6 0.8 0.8 6 1.5 11.2 2.8 2.0 1.2 0.8 0.8 7 1.0 11.2 2.4 1.6 1.0 0.8 0.8

Sinyal cahaya dari laser dilewatkan pada serat optik yang lurus sebelum

dilakukan pembengkokan berupa putaran, maka tegangan awal dicatat terlebih

dahulu. Selanjutnya dilakukan pelilitan pada masing-masing diameter silinder dari

mulai satu kali hingga lima kali. Untuk masing-masing putaran dicatat beda potensial

yang terbaca pada osciloscop. Dari Tabel 4.1.a dan 4.1.b. terlihat bahwa nilai

tegangan awal pada serat optik bermode jamak terhadap serat optik bermode tunggal.

Perbedaan ini dipengaruhi oleh pemfokusan cahaya masuk pada serat optik serat

optik bermode tunggal hanya sedikit mode yang dapat masuk dibandingkan dengan


commit to user

47

serat optik bermode jamak. Serat optik bermode tunggal memililki inti serat (core)

sebesar 8 - 12 mm yang lebih kecil sekitar 1/6 dari diameter inti serat optik bermode

jamak. Diameter inti serat optik bermode tunggal yang kecil, maka akan membatasi

jumlah cahaya masuk ke dalamnya.

2. Efek putaran terhadap tegangan

Pelilitan pada serat optik pada silinder menyebabkan perubahan beda

potensial yang diterima receiver dan terdeteksi pada osciloscop. Perubahan ini

merupakan rugi-rugi (atenuasi) akibat dari pembengkokan yang dapat dibuat grafik.

Sumbu mendatar menyatakan diameter pembengkokan (cm) dan sumbu tegak

sebagai kerugian (atenuasi) dalam satuan dB.

Gambar 4. 6 (a) menunjukkan grafik serat optik bermode jamak sedangkan

gambar 4.6. (b) menunjukkan grafik pada serat optik bermode tunggal. Keduanya

dilakukan untuk diameter 4,0 cm sampai 1,0 cm dengan interval diameter 0,5 cm.

0 1 2 3 4 5

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

D = 4,0 cm D = 3,5 cm D = 3,0 cm D = 2,5 cm D = 2,0 cm D = 1,5 cm D = 1,0 cm

dB (

Ate

nuas

i)

n (Jumlah Lilitan)

Gambar 4.6. a. Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik bermode jamak dengan pembengkokan (bending) terhadap variasi jumlah putaran (1 sampai 5 putaran)


commit to user

48

0 1 2 3 4 5-12.5

-10.0

-7.5

-5.0

-2.5

0.0

D = 4,0 cm D = 3,5 cm D = 3,0 cm D = 2,5 cm D = 2,0 cm D = 1,5 cm D = 1,0 cm

dB (

Ate

nuas

i)

n (Jumlah Putaran)

Gambar 4.6. b. Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik bermode tunggal dengan pembengkokan (bending) terhadap variasi jumlah putaran (1 sampai 5putaran)

Pada Gambar 4.6 (a) terlihat bahwa serat optik bermode jamak mengalami

kerugian yang makin besar pada lilitan pertama sampai lilitan kelima. Hal iini

diakibatkan makin banyak lilitan, maka makin banyak sinar yang mengalami

pembiasan keluar dari serat optik bagian intinya, sehingga sinar yang dipantulkan

sempurna jumlahnya makin sedikit. Pada diameter pembengkokan 3,5 cm saat

pelilitan keempat mengalami kerugian menurun. Hal ini diakibatkan pada proses

tersebut serat optik mengalami sedikit pengenduran, sehingga terjadi kebocoran

energi dari sinar laser. Pada umumnya dari tujuh pembengkokan mempunyai

karakteristik tersendiri dalam penurunan tegangannya dan rata-rata mengalami rugi-

rugi yang makin membesar.

Pada Gambar 4.6 (b) terlihat bahwa serat optik bermode tunggal mengalami

kerugian yang makin besar pada lilitan pertama hingga lilitan kelima. Hal ini

ditunjukkan oleh ketujuh diameter pembending (sevenbending) rata-rata mengalami

rugi-rugi yang makin lama makin membesar.


commit to user

49

Secara umum serat optik yang dibengkokkan dengan diameter kecil akan

mengalami rugi-rugi yang makin besar sesuai dengan banyaknya jumlah

putaran/lilitan. Pada diameter pembengkok kecil sinar akan banyak yang dibiaskan

keluar dari inti serat optik, maka sinar yang dipantulkan sempurna akan berkurang.

Begiru juga serat optik yang makin banyak dililitkan dengan diameter kecil, maka

sinar yang dipantulkan sempurna juga makin berkurang. Akibatnya gelombang

cahaya yang diterima detektor akan lebih sedikit dibandingkan saat dipancarkan dari

sumbernya.

3. Pengolahan data dari tegangan oscilloscope menjadi bentuk deci-Bell

Nilai rugi-rugi dihitung dari penurunan tegangan sinyal yang diterima oleh

receiver. Nilai rugi-rugi ini dapat dicari dalam bentuk deci-Bell menggunakan

persamaan 4. 1 dengan asumsi bahwa tegangan sebanding dengan arus.

2

1

P

PLogdB = (4.1)

Dengan P1 adalah Daya awal yang diterima (Watt), P2 adalah daya yang diterima

dalam satuan (Watt) dan dB adalah deci-Bell (satuan atenuasi).

Konsep deci-Bell diterapkan untuk membandingkan daya yang diberikan

sebagai input dengan daya yang dihasilkan oleh sebuah rangkaian tertentu.

Persamaan 4.1 menunjukkan hubungan antara rugi-rugi daya optik dengan

perbandingan daya awal dan daya yang diterima oleh receiver.

4. Pengaruh sudut putaran terhadap rugi-rugi optik

Serat optik yang dibengkokan dengan variasi sudut putar (αo) dapat

ditunjukkan pada gambar 4.6.


commit to user

50

-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400

-2.0

-1.6

-1.2

-0.8

-0.4

0.0

D=2,5 cm D=1,5 cm D=1,0 cm

dB (

Ate

nuas

i = r

ugi-r

ugi)

Sudut Putar (ao)

Gambar 4.7. a. Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik bermode jamak dengan pembengkokan (bending) terhadap variasi sudut putaran (0o sampai dengan 360o )

350 400 450 500 550 600 650 700 750

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

D=2,5 cm D=1,5 cm D=1,0 cm

dB (

Ate

nuas

i = r

ugi-r

ugi)

Sudut Putar (ao)

Gambar 4.7. b. Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik bermode jamak dengan pembengkokan (bending) terhadap variasi sudut putaran (360o sampai dengan 720o)

Gambar 4.7 (a) serat optik jenis bermode jamak untuk diameter

pembending 2,5 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm yang tergabung dalam tujuh bengkokan,

memberikan sampel pengaruh perubahan kenaikan sudut putar dari 0o sampai 360o

terhadap nilai-nilai rugi-rugi (atenuasi) yang makin besar secara signifikan. Untuk

ukuran diameter bending yang makin kecil menghasilkan nilai atenuasi yang makin


commit to user

51

besar. Pada diameter pembengkok 1,5 cm pada sudut 160o samapi dengan 360o

mengalami pengenduran serat optik saat dilakukan pembengkokan, sehingga

menghasilkan rugi-rugi yang lebih kecil dibandingkan diameter pembengkok 4,0 cm.

Gambar 4.7 (b) serat optik bermode jamak antara sudut putar 360o sampai

720o pada diameter pembending 2,5 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm terlihat semakin kecil

diameter bendingnya, maka mengakibatkan gelombang yang ditransmisikan dan

diterima oleh detector menjadi makin besar nilai atenuasi dan semakin besar sudut

putar mengakibatkan nilai kerugiannya (atenuasi) mengalami kenaikan juga. Pada

diameter pembengkok 1,5 cm dari 360o sampai dengan 720o mengalami

pengenduruan serat optik saat dilakukan pembengkokan. Hal ini mengakibatkan nilai

rugi-rugi lebih rendah dibandingkan dengan diameter pembengkok 4,0 cm.

-50 0 50 100 150 200 250 300 350 400

-4.0

-3.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.5

D=4,0 cm D=1,5 cm D=1,0 cm

dB (

Ate

nuas

i = r

ugi-r

ugi)

Sudut Putar (ao)

Gambar 4.8. a. Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik bermode tunggal dengan pembengkokan (bending) terhadap variasi sudut putaran (0o sampai dengan 360o )


commit to user

52

350 400 450 500 550 600 650 700 750-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

D=4,0 cm D=1,5 cm D=1,0 cm

dB (

Ate

nuas

i = r

ugi-r

ugi)

Sudut Putar (ao)

Gambar 4.8. b. Grafik hubungan rugi-rugi (atenuasi) pada serat optik bermode tunggal dengan pembengkokan (bending) terhadap variasi sudut putaran (360o sampai dengan 720o )

Gambar 4.8 (a) pada serat optik bremode tunggal diambil sampel ukuran

diameter 4,0 cm, 1,5 cm dan 1,0 cm memperlihatkan hubungan antara nilai kenaikan

sudut putar terhadap atenuasi (rugi-rugi) untuk diameter bending yang besar maupun

kecil memperlihatkan kecenderungan mengalami gejala yang sama, yaitu makin

besar sudut putar mengakibatkan kenaikan rugi-rugi (atenuasi) intensitas sinar laser.

Gambar 4.8 (b) pada serat optik bermode tunggal untuk sudut putar 360o

sampai 720o terlihat diameter pembending dengan ukuran besar (4,0 cm) maupun

diameter bending kecil (1,0 cm) mengalami kenaikan atenuasi (rugi-rugi) secara

signifikan, yaitu grafik memperlihatkan kecenderungan nilai kerugian meningkat

dengan harga yang hamper sama.

Secara umum serat optik bermode jamak dan bermode tunggal jika dikenai

kenaikan sudut putar akan mengakibatkan kenaikan atenuasi (rugi-rugi) dan semakin

kecil diameter pembending akan meningkatkan nilai atenuasi (rugi-rugi).


commit to user

53

B. Analisis

1. Pengaruh pembengkokan terhadap tegangan

Serat optik bermode jamak merupakan serat yang memiliki ukuran inti

(core) 50 - 200 mm dan diameter selubungnya 125 – 400 mm, sehingga mudah untuk

dilewati sinar laser dengan panjang gelombang 632,8 nanometer yang berwarna

merah. Pada serat ini sinar yang lewat sedikit mengalami kebocoran untuk sampai

pada detektor yang kemudian diamati menggunakan osciloscop. Artinya sinar yang

melalui serat optik bermode jamak dapat menghantarkan gelombang sangat banyak

meskipun melalui gangguan berupa pembendingan secara makro.

Serat optik bermode tunggal merupakan serat yang memiliki inti berukuran

sangat kecil dan diameternya berkisar 8 sampai 12 mikrometer. Dengan ukuran inti

serat yang kecil, sinar yang mampu dilewatkannya hanyalah satu mode sinar saja.

Pembengkokan pada serat optik bermode tunggal dapat menyebabkan timbulnya rugi

daya yang cukup serius, dan lebih jauh lagi kemungkinan terjadinya kerusakan

mekanis (pecahnya serat optik).

Sudut datang sinar dan posisi di mana sinar pertama kali mengenai bahan

inti serat menentukan jalur yang akan dilalui oleh sinar di dalam serat optik. Ketika

berada dalam serat optik, pada prinsipnya cahaya akan merambat dengan

kemungkinan sebagai berikut:

a. Sinar tidak pernah menyentuh sumbu serat optik ketika merambat di dalam inti

serat.

b. Sinar mengalami refleksi total karena memiliki sudut datang lebih besar dari

sudut kritis dan akan merambat sepanjang erat melalui pantulan-pantulan.

c. Sinar merambat lurus sepanjang sumbu serat tanpa refleksi/refraksi.

d. Sinar mengalami refraksi dan tidak akan dirambatkan sepanjang serat optik

karena memiliki sudut datang lebih kecil dari sudut kritis.

Sinar yang merambat dalam serat optik bermode tunggal bukanlah panjang

gelombang tunggal. Laser yang dipakai dalam penelitian membangkitkan cahaya


commit to user

54

yang menduduki kisaran panjang gelombang tertentu, bukan hanya membangkitkan

satu panjang gelombang saja.

Dalam kasus pembengkokan serat optik bermode tunggal, sinar mengalami

refraksi dan tidak akan dirambatkan di dalam serat optik karena sudut datang sinar

lebih kecil dari sudut kritis. Akan tetapi pada kenyataannya seiring dengan

bertambahnya pembengkokan/tekanan pada bengkokan, tegangan tidak hilang

seluruhnya, melainkan hanya turun saja. Hal ini berkaitan dengan kemampuan serat

optik untuk memerangkap sinar cahaya yang datang, yaitu Numerical Apperture.

Sinar yang mencoba masuk ke dalam serat optik datang tidak terfokus pada satu

sudut datang saja.

Dalam hal perbedaan tegangan awal, faktor pemotongan ujung serat optik

berpengaruh lebih dominan dalam mempengaruhi masuknya sinar ke dalam serat

optik. Pemotongan ujung serat optik yang tidak tepat, menyebabkan permukaan

bekas pemotongan serat tidak rata. Sebagai akibatnya sinar tidak bisa masuk ke

dalam serat optik (Gambar 4.9).

Gambar 4.9. Sinar yang tidak dapat masuk ke dalam inti serat optik

karena kesalahan pemotongan

Berkas sinar A dapat masuk ke dalam inti serat optik karena sudut datang θ1

lebih kecil dari sudut kritis. Sedangkan berkas sinar B tidak bisa masuk ke dalam

serat optik dan dipantulkan oleh permukaan serat karena sudut datang θ2 lebih besar

dari sudut kritis. Untuk memotong serat optik dengan hasil permukaan yang rata

dibutuhkan alat pemotong khusus yang di Lab. Optik Fisika FMIPA UNS belum

tersedia.

n

n

q1 q2

A

B


commit to user

55

2. Pengaruh pembengkokan terhadap rugi-rugi

Pembengkokan pada serat optik dilakukan dengan melilitkan serat optik

pada silinder paralon, silinder aluminium, dan silinder yang terbuat dari potongan

karton tebal dengan variasi diameter 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm,

dan 1,0 cm. Selanjutnya dilakukan simulasi untuk hubungan antara jumlah lilitan

terhadap nilai rugi-rugi (dB) dan rugi-rugi (dB) terhadap besarnya sudut putar (αo).

Selanjutnya diamati perubahan tegangan tertinggi dan yang paling stabil yang

diterima receiver dicatat sebagai tegangan awal. Pada dasarnya perlakuan yang

demikian sudah menimbulkan rugi-rugi, apalagi dilakukan pembendingan dengan

sudut putar atau jumlah lilitan akan semakin tampak perubahan pada nilai-nilai

atenuasinya.

Ketika dibengkokkan, serat optik mengalami rugi-rugi akibat tekanan

(stres) disepanjang lekukan. Pada daerah yang dibengkokkan, indeks bias inti

mengalami distorsi. Nilai indeks bias yang terdistorsi ini sangat tergantung pada

besar jari-jari kelengkungannya seperti yang diberikan oleh persamaan 2.22. Sisi

sebelah dalam serat optik yang mengalami pembengkokan akan mempunyai indeks

bias yang lebih besar dari sisi luarnya. Banyaknya berkas sinar yang lolos dari inti

serat saat berkas sinar mengenai bidang batas inti-selimut dengan sudut datang yang

lebih kecil dari sudut kritisnya akan semakin bertambah dengan semakin kecilnya

indeks bias separuh bagian luar serat optik. Dengan melilitkan serat optik 2 lilitan,

maka lekukan sepanjang serat optik semakin banyak dan rugi-rugi yang dialami

semakin besar pula.

Dispersi kromatik juga ikut menyumbang timbulnya rugi-rugi pada serat

optik. Seperti telah disampaikan sebelumnya bahwa sinar yang mampu dilewatkan

oleh serat optik bermode tunggal hanya 1 berkas saja (1 gelombang), namun pada

kenyataannya berkas sinar yang masuk serat optik menduduki sebuah kisaran

panjang gelombang. Beberapa komponen panjang gelombang pada spektrum cahaya

tersebut akan merambat dengan kecepatan yang sedikit berbeda di dalam serat optik.

Akibatnya, pulsa cahaya akan memuai karena terjadi dispersi kromatik.


commit to user

56

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian penentuan rugi-rugi pada serat optik bermode

jamak dan serat optik bermode tunggal menggunakan sumber cahaya sinar laser

menggunakan gas helium dan neon (He-Ne) dengan panjang gelombang 632.8

nanometer, dengan set up alat pembengkokan makro 1 dan 5 lilitan pada variasi

diameter pembengkokan 4,0 cm, 3,5 cm, 3,0 cm, 2,5 cm, 2,0 cm, 1,5 cm dan 1,0cm,

maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Terdapat perbedaan nilai rugi-rugi (atenuasi) energi sinar laser untuk variasi

diameter pembengkokan serat optik bermode jamak dan bermode tunggal.

Diameter pembengkok makin kecil, maka nilai atenuasinya makin besar.


banyaknya lilitan serat optik bermode jamak dan bermode tunggal. Banyaknya

jumlah lilitan makin banyak, maka nilai atenuasinya makin besar.


besarnya sudut putar serat optik bermode jamak dan bermode tunggal. Besarnya

sudut putar makin besar, maka nilai atenuasinya makin besar.


jenis serat optik yang digunakan. Serat optik bermode tunggal lebih besar nilai

atenuasinya dibandingkan serat optik bermode jamak.

B. Saran

Beberapa saran untuk pengembangan terhadap hasil penelitian yang masih

sangat sederhana ini, yaitu :


commit to user

57

1. Penelitian lanjutan menggunakan bahan pembending yang tidak licin dan

berbahan lunak dan padat agar serat optik dapat mudah menempel pada silinder

pembending.

2. Proses pembendingan pada serat optik dalam proses penyimpanan atau dalam

penggunaan transmisi sinyal sebaiknya dilakukan dengan diameter pembending

yang besar, agar dapat ditekan tingkat kerugian yang mengakibatkan sejumlah

sinyal yang ditransmisikan menjadi tidak sempurna.

3. Dalam penggunaan transmisi sinyal melalui serat optik sebaiknya dihindari

untuk membuat lilitan yang terlalu banyak. Hal ini akan mengakibatkan tingkat

kerugian (atenuasi) makin besar.

4. Jika serat optik difungsikan secara maksimal dalam transmisi gelombang cahaya

atau gelombang elektromagnetik, maka sebaiknya direntangkan dalam keadaan

lurus atau dihindari kondisi serat dalam keadaan meniscus atau melengkung.

Dengan kata lain serat optik diusahakan agar tidak terjadi sudut putaran. Sudut

putaran yang makin besar akan menimbulkan kerugian sinyal yang makin besar.

5. Pemotongan serat optik yang diperlukan sesuai dengan kebutuhan sebaiknya

dilakukan dengan alat yang sangat tajam dan pemotongan dilakukan dengan

posisi menyilang tegak lurus terhadap badan silinder serat optik dan diusahakan

permukaannya rata dan inti serat optik tidak pecah.

6. Membuat set up tujuh bengkokan alat pengbengkok yang berbasis

mikrokontroler sehingga pada proses penelitian dapat mengurangi gerakan saat

memutar silinder pembending sesuai dengan sudut putar.

rugi-rugi pada serat optik bermode tunggal dan …/rugi... · hasil penelitian menunjukkan nilai...

Documents