Apa Itu Kabel Serat Optik dan Komponen Pendukungnya

Charles K. Kao merupakan seorang fisikawan dan insinyur elektro dari Hong Kong - Amerika - Britania yang menjadi perintis pengembangan dan penggunaan serat optik dalam telekomunikasi.

Di tahun 1960an, Kao bereksperimen dengan berbagai macam metode untuk menggabungkan serat kaca dengan laser untuk mengirim data digital, yang merupakan dasar bagi evolusi internet.

Kao dikenal sebagai "Godfather of Broadband", dan "Bapak Komunikasi Serat Optik". Pada 2009 Kao dianugerahi Nobel Fisika karena pencapaiannya yang luar biasa mengenai transmisi cahaya dalam serat untuk komunikasi optik.

Kao melakukan penelitian di Standard Telecommunications Laboratories Inggris mempublikasikan penelitiannya tentang kemampuan serat optik dalam mentransmisikan sinar laser yang sangat sedikit kerugiannya dengan menggunakan serat kaca yang sangat murni.

Dari penemuan ini, kemudian para peneliti lebih fokus pada bagaimana cara memurnikan bahan serat kaca tersebut.

Bagaimana Serat Optik Bekerja?

Saat cahaya ditembakkan kedalam kabel serat optik, cahaya merambat dengan memantul pada dinding kabel berulang kali. Partikel cahaya (foton) dapat memantul karena dinding kabel didesain seperti cermin. Cermin pada dinding ini disebut Cladding.

Karena sinar cahaya terus bergerak dan memantul pada cladding berulang-ulang, maka cahaya akan terus merambat sampai ujung kabel. Dengan demikian transmisi data dapat dilakukan menuju jarak yang amat jauh jika tidak ada foton yang dapat keluar dari kabel.

Namun sinyal cahaya yang merambat melewati kaca/plastik core tentu bergerak sedikit lebih lambat dari kecepatan cahaya (lebih lambat sekitar 30%) dikarenakan cahaya tersebut mengalami attenuation, atau kehilangan daya.

Untuk menguatkannya kembali, perlu ditambahkan repeater atau penguat pada interval jarak tertentu. Repeater berfungsi mengubah sinyal optik menjadi sinyal listrik dan mentransmisikannya kembali menjadi sinyal optik.

Dengan menggunakan modulator-demodulator (modem), data akan diterjemahkan ke sinyal berbentuk (pulse) cahaya lalu dikirimkan melalui kabel serat optik. Pada ujung kabel selanjutnya cahaya akan diterjemahkan kembali menjadi data.

Oleh karena itu kita bisa menikmati internet, mengirim foto dan dokumen, video call, dan berselancar seperti sekarang ini.

Kabel serat optik dibedakan menjadi 2 jenis berdasarkan mode transmisinya

1. Single Mode – Serat Optik Mode Tunggal
   
   Serat optik mode tunggal artinya kabel ini memiliki transmisi tunggal, hanya ada satu cahaya yang dilewatkan melalui inti.
   
   Serat optik mode tunggal ini memiliki kabel yang berukuran sangat kecil, sekitar 9 mikrometer. Biasanya kabel ini memiliki gelombang cahaya sepanjang 1300 hingga 1500 nanometer.
   
   Jenis serat optik ini umumnya digunakan untuk mentransmisikan data pada jarak yang lebih jauh.
   
   Karena memiliki diameter yang lebih kecil yang memungkinkan hanya satu mode cahaya untuk merambat, jumlah pantulan cahaya saat melewati inti lebih sedikit sehingga pelemahan (attenuation) akan berkurang.
   
   Ini menghasilkan kemampuan bagi sinyal untuk bergerak lebih jauh.
   
2. Multi Mode – Serat Optik Mode Multi
   
   Serat optik mode multi memiliki inti (core) yang lebih besar, dengan ukuran sekitar 625 mikrometer. Dengan ukuran yang lebih besar maka dapat mentransmisikan cahaya lebih dari satu pada waktu yang bersamaan.
   
   Berbeda dengan fiber optik mode tunggal, jenis kabel ini bisa mengirimkan sinar infrared dengan panjang gelombang 850 hingga 1300 nanometer.
   
   Ukurannya yang lebih besar membuat fiber optik mode multi bisa mentransmisikan banyak cahaya dalam satu waktu / secara bersamaan.
   
   Karena kapasitasnya yang besar, jenis kabel ini sering digunakan untuk tujuan komersial seperti pada jaringan tulang punggung (backbone) sehingga dapat mengakomodasi pengguna yang lebih banyak.

Komponen-komponen pada Serat Optik

Komponen utama yang ada pada kabel serat optik disusun atas:

• Core – Bagian Inti. Bagian ini terbuat atas material kaca / plastik dengan ukuran yang sangat halus, berdiameter antara 2 µm hingga 50 µm. Semakin besar diameter suatu core, maka kemampuan mentransmisikan data akan semakin baik.
• Cladding – Selimut Inti, bagian ini merupakan pelindung yang melimuti core, biasanya memiliki ukuran antara 5 µm hingga 900 µm. Komponen yang terbuat dari silikon ini berfungsi untuk melindungi core dan memantulkan partikel/gelombang cahaya yang ditransmisikan pada serat optik.
• Buffer – Penyangga, bagian ini adalah komponen yang digunakan untuk merangkum satu atau lebih kabel serat optik untuk tujuan menyediakan fungsi isolasi mekanis, perlindungan dari kerusakan fisik dan identifikasi serat optik.
• Coating – Mantel, bagian ini terbuat dari plastik yang didesain untuk melindungi cladding dan core dari lengkungan dan kelembapan udara pada kabel serat optik.
• Jacket – Kulit Terluar, bagian ini merupakan bagian terluar yang didesain tahan guncangan, benturan, tekanan. Berfungsi untuk melindungi ketiga lapisan dalam dari lingkungan secara langsung.

Kabel serat optik multicore yang terdiri atas 96 core fiber

Kelebihan dan kekurangan menggunakan serat optik dibandingkan kabel tembaga konvensional sebagai berikut

Kelebihan Kabel Serat Optik

• Bandwidth – Transmisi data pada serat optik mengungguli kabel tembaga dalam hal kapasitas pengiriman data. Serat optik dapat membawa bandwidth yang amat besar dan dapat mencapai 2 Tb per detik, bahkan lebih jika menggunakan kabel berkualitas tinggi.
  
  Saat ini telah diciptakan kabel serat optik yang mampu membawa hingga 1000 Terabit /s (1 Petabit/detik) yang menjadikan kabel serat optik sangat diminati sebagai backbone pada jaringan penyedia layanan internet.
  
• Redaman Rendah – Bagaimanapun setiap kabel dapat mengalami kehilangan daya (redaman), serat optik menawarkan redaman yang sangat rendah. Dengan rendahnya redaman, serat optik mampu mentransmisikan data semakin jauh.
  
  Kabel serat optik memiliki kehilangan sinyal sekitar 0,3dB/km. Jika dibandingkan dengan kabel tembaga, serat optik hanya memerlukan sedikit pengulang optik (repeater) dengan jarak yang lebih panjang.
  
• Tidak Interferensi – Sifat cahaya yang tidak menimbulkan elektromagnetik mengakibatkan tidak adanya interferensi, berbeda dengan kabel tembaga yang dapat memengaruhi kabel lainnya jika diletakkan berdampingan.
  
  Kabel serat optik tidak dapat dipengaruhi interferensi dari lingkungan sehingga lebih aman dari gangguan.
  
• Keamanan – Kabel serat optik lebih sukar untuk disadap karena tidak memancarkan gelombang elektromagnetik, sehingga mustahil untuk dideteksi. Serat optik lebih handal dalam hal kerahasiaan dan komunikasi. Sehingga menjadi media paling aman yang tersedia untuk membawa data sensitif.
  
• Fleksibilitas – Kabel serat optik memerlukan ruang yang jauh lebih sedikit dibandingkan kabel tembaga, sehingga lebih ringan dan lebih efisien dalam pemasangan dan perawatannya. Kabel serat optik juga lebih mudah diproduksi dan memiliki berat yang lebih ringan.
  
• Biaya Material – Dari sisi harga, kabel serat optik jauh lebih murah dari kabel tembaga, ini dapat mengurangi biaya pembelian dengan kapasitas yang sama.
  
  Berbeda dengan kabel tembaga yang lebih mahal, kabel serat optik jarang dicuri tidak seperti kabel tembaga yang dapat dengan mudah dijual/dilebur ulang menjadi material lain.

Disamping kelebihannya, ada beberapa kekurangan serat optik yang dapat dipertimbangkan pemakaiannya

Kekurangan Kabel Serat Optik

• Tidak dapat dilengkungkan dengan radius kecil – Kabel serat optik dapat rusak jika dipatahkan / dilengkungkan pada sudut yang kecil dan pendek (beberapa sentimeter) misalnya 90 derajat atau dibawahnya.
  
  Ini disebabkan radius sudut yang kecil akan membuat cladding menjadi rusak sehingga cahaya tidak dapat memantul dengan sempurna. Disamping itu core dapat pecah atau patah.
  
  Beberapa pabrikan serat optik biasanya melengkapi jaket plastik yang membuat kabel serat optik sulit/tidak dapat melengkung patah.
  
  Penyimpanan kabel berlebih dapat dilakukan dengan membuat lingkaran dengan sudut melingkar untuk menjaga kabel serat optik tetap berfungsi normal.
  
• Rentan Rusak – Serat optik atau fiber optik memerlukan perlindungan ekstra dibandingkan kabel tembaga. Karena ukurannya yang kecil dan padat membuat sangat rentan terpotong karena terkadang sulit dilihat.
  
  Jika sobat memilih media serat optik maka perlu membuat perlindungan dan maintenance khusus yang lebih baik pada jalur-jalur kabel serat optik.
  
• Biaya Instalasi relatif Tinggi – Pemasangan serat optik memerlukan spesialis yang lebih handal (membutuhkan sertifikasi khusus) karena memasang kabel serat optik memerlukan keahlian/keterampilan lebih banyak.
  
  Disamping itu memasang, menyambung kabel serat optik juga memerlukan alat khusus seperti Cleaver, OTDR, Fusion Splicer yang harganya cukup mahal.