Mengenai Apa Itu Serat optik

Mengenai Apa Itu Serat optik

Mengenai Apa Itu Serat optik

Mengenai Apa Itu Serat optik
Mengenai Apa Itu Serat optik

Serat optik

adalah sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut, dan dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lain.

Sumber cahaya yang digunakan biasanya adalah laser atau LED. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya yang ada di dalam serat optik tidak keluar, karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias udara. Hal ini disebabkan karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi, sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi.

Perkembangan teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan (attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar, sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi. Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat di dalamnya.

Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.

Sejarah

Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak digunakan sejak zaman dahulu, tetapi baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan Jerman mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik. Percobaan ini memang masih tergolong cukup primitif, karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut.

Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuawan Inggris pada tahun 1958 mengusulkan prototipe serat optik yang sampai sekarang dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya. Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika para ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar.

Saat itu, selain mencoba untuk memandu cahaya melewati gelas (serat optik), para ilmuwan juga berusaha untuk ”menjinakkan” cahaya. Kerja keras itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi pada daerah frekuensi tampak, yaitu sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali frekuensi gelombang mikro.

Pada awalnya, peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Jelas hal ini tidak efisien, dan perlatan ini baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Laser juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarak hingga hitungan meter.

Sekitar tahun 60-an ditemukan serat optik yang kemurniannya sangat tinggi, kurang dari 1 bagian dalam sejuta. Dalam bahasa sehari-hari artinya serat yang sangat bening dan tidak menghantar listrik ini sedemikian murninya, sehingga konon, seandainya air laut itu semurni serat optik, dengan pencahayaan cukup mata normal akan dapat menonton lalu-lalangnya penghuni dasar Samudera Pasifik.

Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal. Pada awalnya Sebagai media untuk mentransmisikan cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali dimanfaatkan, diramalkan akan menjadi pemandu cahaya, tetapi tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih 20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km.

Kronologi Perkembangan Serat Optik

Albert Einstein, disebut-sebut sebagai orang pertama yang sangat berjasa dalam sejarah keberadaan serat optik. Pada tahun 1917, Einstein menyampaikan sebuah teori tentang emisi terangsang (Theory Stimulated Emission), yang menyatakan mengenai keberadaan atom dalam tingkatan energi yang tinggi.

Dimulai pada tahun 1950-an, perkembangan di bidang ilmu fisika mengalami kemajuan yang cukup pesat. Bermula dari Charles Hard Townes, lahir pada Tanggal 28 Juli 1915 di Greenville, Carolina Selatan. Seorang
ahli fisika dari Universitas Columbia USA, yang mengabdikan diri pada bidangnya dan punya kontribusi yang cukup besar dalam perkembangan tehnologi, khususnya pada era Perang Dunia II.

Pada tahun 1951, Townes menuangkan idenya untuk mengambil manfaat dari osilasi frekuensi tinggi molekular untuk membangkitkan gelombang, dengan panjang gelombang pendek pada gelombang radio. Pada tahun 1953, Townes bersama James Gordon, dan Herbert Zeiger, menerapkan teori pendahulunya, dan untuk pertama kalinya mendesain dan mengembangkan “maser” (microwave amplification by stimulated emission of radiation), yaitu penguat gelombang mikro dengan pancaran terstimulasi.

Maser, merupakan realisasi dari teori quantum, dimana, molekul dari gas ammonia dapat memperkuat dan menghasilkan gelombang elektromagnetik (frekwensi 1,25 centimeter). Pada tahun 1957, Townes bersama ahli fisika, Arthur L. Schawlow, bekerja bersama-sama untuk pengembangan “maser” dan pada tahun 1958, mempublikasikan paper yang menjelaskan tentang konsep laser dengan menunjukkan bahwa “maser” dapat dibuat untuk dioperasikan pada daerah infra merah dan spectrum tampak atau optik dan menjelaskan tentang konsep(Laser = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

Berikut adalah perkembangan dari berbagai penemuan tentang serat optik dan Laser

* 1960, Laboratorium Riset Bell dan Ali Javan serta koleganya William Bennett, Jr., dan Donald Herriott, menemukan sebuah pengoperasian secara berkesinambungan dari laser helium-neon.
* 1960, Theodore Maiman, seorang fisikawan dan insinyur elektro dari Hughes Research Laboratories, menemukan sumber laser dengan menggunakan sebuah kristal batu rubi sintesis sebagai medium.
* 1961, Peneliti industri, Elias Snitzer dan Will Hicks, mendemontrasikan sinar laser yang diarahkan melalui serat gelas yang tipis(serat optik). Inti serat gelas tersebut cukup kecil yang membuat cahaya hanya dapat melewati satu bagian saja, tetapi banyak ilmuwan menyatakan bahwa serat tidak cocok untuk komunikasi, karena rugi-rugi cahaya yang terjadi karena melewati jarak yang sangat jauh.
* 1961, Penggunaan laser yang dihasilkan dari batu Rubi untuk keperluan medis di Charles Campbell of the Institute of Ophthalmology at Columbia-Presbyterian Medical Center dan Charles Koester of the American Optical Corporation menggunakan prototipe ruby laser photocoagulator untuk menghancurkan tumor pada retina pasien.
* 1962, Tiga group riset terkenal yaitu General Electric, IBM, dan MIT’s Lincoln Laboratory secara simultan mengembangkan gallium arsenide laser yang mengkonversikan energi listrk secara langsung ke dalam cahaya infra merah dan perkembangan selanjutnya digunakan untuk pengembangan CD dan DVD player serta penggunaan pencetak laser.
* 1963, Ahli fisika, Herbert Kroemer mengajukan ide yaitu heterostructures, kombinasi dari lebih dari satu semikonduktor dalam layer-layer untuk mengurangi kebutuhan energi untuk laser agar lebih efisien. Heterostructures ini pada perkembangannya digunakan pada telepon seluler dan peralatan elektronik lainnya.
* 1966, Charles Kao dan George Hockham melakukan penelitian di Standard Telecommunications Laboratories Inggris dan mempublikasikan penelitiannya tentang kemampuan serat optik dalam mentransmisikan sinar laser yang sangat sedikit rugi-ruginya dengan menggunakan serat kaca yang sangat murni. Dari penemuan ini, kemudian para peneliti lebih fokus pada bagaimana cara memurnikan bahan serat kaca tersebut.
* 1970, Ilmuwan Corning Glass Works yaitu Donald Keck, Peter Schultz, dan Robert Maurer melaporkan penemuan serat optik yang memenuhi standar yang telah ditentukan oleh Kao dan Hockham. Gelas yang paling murni yang dibuat terdiri atas gabungan silika dalam tahap uap dan mampu mengurangi rugi-rugi cahaya kurang dari 20 decibels per kilometer. Selanjutnya pada 1972, tim ini menemukan gelas dengan rugi-rugi cahaya hanya 4 decibels per kilometer. Dan pada tahun 1970, Morton Panish dan Izuo Hayashi dari Bell Laboratories dengan tim Ioffe Physical Institute dari Leningrad, mendemontrasikan laser semikonduktor yang dapat dioperasikan pada temperatur ruang. Kedua penemuan tersebut merupakan terobosan dalam komersialisasi penggunaan fiber optik.
* 1973, John MacChesney dan Paul O. Connor pada Bell Laboratories mengembangkan proses pengendapan uap kimia ke bentuk ultratransparent glass yang kemudian menghasilkan serat optik yang mempunyai rugi-rugi sangat kecil dan diproduksi secara masal.

* 1975, Insinyur pada Laser Diode Labs mengembangkan Laser Semikonduktor, laser komersial pertama yang dapat dioperasikan pada suhu kamar.
* 1977, Perusahaan telepon memulai penggunaan serat optik yang membawa lalu lintas telepon. GTE membuka jalur antara Long Beach dan Artesia, California, yang menggunakan transmisi LED. Bell Labs mendirikan sambungan yang sama pada sistem telepon di Chicago dengan jarak 1,5 mil di bawah tanah yang menghubungkan 2 switching station.
* 1980, Industri serat optik benar-benar sudah berkibar, sambungan serat optik telah ada di kota-kota besar di Amerika, AT&T mengumumkan akan menginstal jaringan serat optik yang menghubungkan kota Boston dan Washington D.C. Dua tahun kemudian MCI mengumumkan untuk melakukan hal yang sama. Raksasa-raksasa elektronik macam ITT atau STL mulai memainkan peranan dalam mengembangkan riset-riset serat optik.
* 1987, David Payne dari Universitas Southampton memperkenalkan optical amplifiers yang dikotori (dopped) oleh elemen erbium, yang mampu menaikan sinyal cahaya tanpa harus mengkonversikan terlebih dahulu ke dalam energi listrik.
* 1988, Kabel Translantic yang pertama menggunakan serat kaca yang sangat transparan, dan hanya memerlukan repeater untuk setiap 40 mil.
* 1991, Emmanuel Desurvire dari Bell Laboratories serta David Payne dan P. J. Mears dari Universitas Southampton mendemontrasikan optical amplifiers yang terintegrasi dengan kabel serat optik tersebut. Keuntungannya adalah dapat membawa informasi 100 kali lebih cepat dari pada kabel dengan penguat elektronik (electronic amplifier).
* 1996, TPC-5 merupakan jenis kabel serat optik yang pertama menggunakan penguat optik. Kabel ini melewati samudera pasifik mulai dari San Luis Obispo, California, ke Guam, Hawaii, dan Miyazaki, Jepang, dan kembali ke Oregon coast dan mampu menangani 320,000 panggilan telepon.
* 1997, Serat optik menghubungkan seluruh dunia, Link Around the Globe (FLAG) menjadi jaringan kabel terpanjang di seluruh dunia yang menyediakan infrastruktur untuk generasi internet terbaru.

 

(Sumber: https://weareglory.com/)

Posted on: April 4, 2019, by :