LAPORAN SKSO

LAPORAN

SISTEM TRANSMISI (TRANSMITER DAN RECEIVER)

SISTEM KOMUNIKASI SERAT OPTIK

Matakuliah: Sistem Komunikasi Serat Optik

Disusun Oleh:

Kelompok Transmiter:

Maya Hilda Lestari Louk- 23407017

Irianto Ottong- 23407019

Petricia Rosalin- 23407020

Chreisma Massay- 23407029

Kelompok Reciver:

Elkionis M- 23406053

Marselin Jamlaay- 23407022

Alexia Ilela- 23406038

Pricilia Talakua- 23407023

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS KRISTEN PETRA SURABAYA

2010/2011

DASAR TEORI

1. Pengertian Serat Optik

Serat Optik merupakan saluran transmisi atau 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 dari udara, 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 didalamnya.

Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun

gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin sedikit cahaya yang diserap oleh

serat optik.

Serat Optik

2. Struktur Serat Optik

Serat optik terbuat dari bahan dielektrik berbentuk seperti kaca (glass). Di

dalam serat inilah energi cahaya yang dibangkitkan oleh sumber cahaya

disalurkan (ditransmisikan) sehingga dapat diterima di ujung unit penerima

(receiver).

Struktur Serat Optik pada umumnya terdiri dari 3 bagian yaitu:

1. Bagian yang paling utama dinamakan bagian inti (core), dimana gelombang

cahaya yang dikirimkan akan merambat dan mempunyai indeks bias lebih

besar dari lapisan kedua. Terbuat dari kaca (glass) yang berdiameter antara

2 ~125 mm, dalam hal ini tergantung dari jenis serat optiknya.

2. Bagian yang kedua dinamakan lapisan selimut (Cladding), dimana bagian ini

mengelilingi bagian inti dan mempunyai indeks bias lebih kecil dibandingkan

dengan bagian inti. Terbuat dari kaca yang berdiameter antara 5 ~ 250 mm,

juga tergantung dari jenis serat optiknya.

3. Bagian yang ketiga dinamakan lapisan jaket (Coating), dimana bagian ini

merupakan pelindung lapisan inti dan selimut yang terbuat dari bahan plastik

yang elastis.

Struktur Serat Optik

3. Pembagian Serat Optik

Pembagian serat optik dapat dilihat dari 2 macam perbedaan :

1. Berdasarkan mode yang dirambatkan :

Single mode 

Serat optik dengan inti (core) yang sangat kecil (biasanya sekitar 8,3 mikron),

diameter intinya sangat sempit mendekati panjang gelombang sehingga cahaya

yang masuk ke dalamnya tidak terpantul-pantul ke dinding selongsong

(cladding). Bahagian inti serat optik single-mode terbuat dari bahan

kaca silika (SiO2) dengan sejumlah kecil kaca Germania (GeO2) untuk

meningkatkan indeks biasnya. Untuk mendapatkan performa yang baik pada

kabel ini, biasanya untuk ukuran selongsongnya adalah sekitar 15 kali dari

ukuran inti (sekitar 125 mikron). Kabel untuk jenis ini paling mahal, tetapi

memiliki pelemahan (kurang dari 0.35dB per kilometer), sehingga memungkin

kecepatan yang sangat tinggi dari jarak yang sangat jauh. Standar terbaru untuk

kabel ini adalah ITU-T G.652D, dan G.657.

Multi mode  

Serat optik dengan diameter core yang agak besar yang membuat laser di

dalamnya akan terpantul-pantul di dinding cladding yang dapat menyebabkan

berkurangnya bandwidth dari serat optik jenis ini.

2. Berdasarkan indeks bias core:

Step indeks 

Pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.

Graded indeks

indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada

graded indeks, pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat

graded indeks memungkinkan untuk membawa bandwidth yang lebih besar,

karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat diminimalkan.

4. Kode Warna pada Kabel Serat Optik

Selubung luar

Dalam standarisasinya kode warna dari selubung luar (jacket) kabel serat optik

jenis Patch Cord adalah sebagai berikut:

Warna selubung

luar/jacketArtinya

Kuning serat optik single-mode

Oren serat optik multi-mode

Aqua Optimal laser 10 giga 50/125 mikrometer serat optik

multi-mode

Abu-AbuKode warna serat optik multi-mode, yang tidak

digunakan lagi

Biru Kadang masih digunakan dalam model perancangan

Konektor

Pada kabel serat optik, sambungan ujung terminal atau disebut juga konektor,

biasanya memiliki tipe standar seperti berikut:

1. FC (Fiber Connector): digunakan untuk kabel single mode dengan akurasi

yang sangat tinggi dalam menghubungkan kabel dengan transmitter

maupun receiver. Konektor ini menggunakan sistem drat ulir dengan

posisi yang dapat diatur, sehingga ketika dipasangkan ke perangkat lain,

akurasinya tidak akan mudah berubah.

2. SC (Subsciber Connector): digunakan untuk kabel single mode, dengan

sistem dicabut-pasang. Konektor ini tidak terlalu mahal, simpel, dan dapat

diatur secara manual serta akurasinya baik bila dipasangkan ke perangkat

lain.

3. ST (Straight Tip): bentuknya seperti bayonet berkunci hampir mirip

dengan konektor BNC. Sangat umum digunakan baik untuk kabel multi

mode maupun single mode. Sangat mudah digunakan baik dipasang

maupun dicabut.

4. Biconic: Salah satu konektor yang kali pertama muncul dalam komunikasi

fiber optik. Saat ini sangat jarang digunakan.

5. D4: konektor ini hampir mirip dengan FC hanya berbeda ukurannya saja.

Perbedaannya sekitar 2 mm pada bagian ferrule-nya.

6. SMA: konektor ini merupakan pendahulu dari konektor ST yang sama-

sama menggunakan penutup dan pelindung. Namun seiring dengan

berkembangnya ST konektor, maka konektor ini sudah tidak berkembang

lagi penggunaannya.

7. E200

Selanjutnya jenis-jenis konektor tipe kecil:

1. LC

2. SMU

3. SC-DC

Selain itu pada konektor tersebut biasanya menggunakan warna tertentu dengan

maksud sebagai berikut:

Warna

KonektorArti Keterangan

BiruPhysical Contact

(PC), 0°

yang paling umum digunkan untuk serat

optik single-mode.

HijauAngle Polished

(APC), 8°

sudah tidak digunakan lagi untuk serat

optik multi-mode

HitamPhysical Contact

(PC), 0°

Abu-

abu,Krem

Physical Contact

(PC), 0°serat optik multi-mode

PutihPhysical Contact

(PC), 0°

Merah Penggunaan khusus

5. Kelebihan dan Kelemahan Serat Optik

Kelebihan dari serat optik yaitu:

1. Mempunyai lebar pita frekuensi (bandwith yang lebar).Frekuensi pembawa

optik bekerja pada daerah frekuensi yang tinggi yaitu sekitar 10^13 Hz sampai

dengan 10^16 Hz, sehingga informasi yang dibawa akan menjadi banyak.

2. Redaman sangat rendah dibandingkan dengan kabel yang terbuat dari tembaga,

terutama pada frekuensi yang mempunyai panjang gelombang sekitar 1300 nm

yaitu 0,2 dB/km.

3. Kebal terhadap gangguan gelombang elektromagnet. Fiber optik terbuat dari

kaca atau plastik yang merupakan isolator, berarti bebas dari

interferensi medan magnet, frekuensi radio dan gangguan listrik.

4. Dapat menyalurkan informasi digital dengan kecepatan tinggi. Kemampuan

fiber optic dalam menyalurkan sinyal frekuensi tinggi, sangat cocok untuk

pengiriman sinyal digital pada sistem multipleks digital dengan kecepatan

beberapa Mbit/s hingga Gbit/s.

5. Ukuran dan berat fiber optik kecil dan ringan. Diameter inti fiber optik

berukuruan micro sehingga pemakaian ruangan lebih ekonomis.

6. Tidak mengalirkan arus listrik. Terbuat dari kaca atau plastik sehingga tidak

dapat dialiri arus listrik (terhindar dari terjadinya hubungan pendek)

7. Sistem dapat diandalkan (20 – 30 tahun) dan mudah pemeliharaannya.

Serat optik juga memiliki kelemahan yaitu:

1. Konstruksi fiber optik lemah sehingga dalam pemakaiannya diperlukan lapisan

penguat sebagai proteksi.

2. Karakteristik transmisi dapat berubah bila terjadi tekanan dari luar yang

berlebihan

3. Tidak dapat dialiri arus listrik, sehingga tidak dapat memberikan catuan pada

pemasangan repeater.

SISTEM TRANSMISI PADA SERAT OPTIK

1. Sistem Komunikasi Serat Optik

Sistem Komunikasi Fiber optik terdiri dari 3 komponen utama yaitu:

1. Transmitter berupa Laser Diode ( LD ) dan Light Emmiting Diode (LED).

2. Media transmisi berupa fiber optik.

3. Receiver yang merupakan detektor penerima digunakan PIN dan APD.

Konfigurasi dasar Sistem Komunikasi Fiber Optik.

2. Prinsip Kerja Serat Optik

Prinsip kerja dari serat optik ini adalah sinyal awal/source yang berbentuk

sinyal listrik ini pada transmitter diubah oleh transducer elektrooptik (Dioda/Laser

Dioda) menjadi gelombang cahaya yang kemudian ditransmisika melalui kabel

serat optik menuju penerima/Receiver yang terletak pada ujung lainnya dari serat

optik, pada penerima/receiver sinyal optik ini diubah oleh transducer

Optoelektronik (Photo Dioda/Avalanche Photo Dioda) menjadi sinyal elektris

kembali.

Sistem Transmisi Serat Optik

Dalam perjalanan sinyal optik dari transmitter menuju receiver akan terjadi

redaman cahaya di sepanjang kabel optik, sambungan-sambungan kabel dan

konektor-konektor di perangkatnya, oleh karena itu jika jarak transmisinya jauh

maka diperlukan sebuat atau beberapata repeater yang berfungsi untuk

memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman sepanjang

perjalanannya.

3. Karakteristik Receiver

Fungsi dari receiver adalah untuk mengubah sinyal input optik menjadi sinyal

elektrik. Maka dari itu karakteristik sangat dibutuhkan diantaranya:

1. Sensitivitas tinggi

2. Bandwidth yang mencukupi dan respon yang cepat untuk mengakomodasi laju

informasi.

3. Noise rendah

4. Reliabilitas tinggi dan tidak terpengaruh perubahan suhu.

4. Komponen Receiver pada Serat Optik

Receiver pada sistem komunikasi fiber optik terdiri dari 2 bagian yaitu :

1. Detektor Penerima

Detektor Penerima (Photo detector) berfungsi untuk menangkap cahaya yang

berupa gelombang optik pembawa informasi, dapat berupa PIN diode atau APD

(Avalance Photo Diode). Pemilihannya tergantung keperluan

sistemkomunikasinya. Seperti halnya pemancar optik, penerima optik juga terdiri

daribahan semi konduktor. Dikombinasikan dengan pemancar Gallium Arsenide

(GaAS), serat silika quartz dan (SiO2) dan silika (Si) Receiver .

Tipe photodetector

PIN/ FET Photo Diode

Di dalam PINdiode, serat optik ditempatkan sedemikian hingga cahayayang

diterima jatuh pada suatu lapisan intrinsik dari material semikonduktor yang

diletakkan antara lapisan tipe n dan tipe p. Diode junction dibentuk oleh lapisan.

Lapisan ini dibias mundur (reserve-bias) dan jumlaharus yang mengalir

melaluijunction tersebut ditentukan oleh intesitascahaya (jumlah photon) yang

masuk dalam lapisan intrinsik. Variasi arusyang mengalir melaluidiode PIN

sebagai hasil dari variasi intensitas sinyaloptik yang diterima adalah sangat kecil

sehingga memerlukan penguatan.

Struktur dan prinsip PIN

Avalanche Photo Diode(APD)

APD Mempunyai konstruksi yang mirip dan beroperasi dengan carayang sama

dengan diode PIN. Akan tetapi APD tidak memerlukan penguatefek medan di

dalam modul penerima. Internal gain yang membuat APDlebih sensitif, diperoleh

melalui penggunaan tegangan bias mundur yangtinggi pada diode junctionnya.

Hal ini menghasilkan suatu medan listrikyang tinggi pada lapisan instrinsik diode.

Pada saat suatu elektron dilepaskarena adanya suatu photon yang masuk ke

lapisan intrinsik, medan listrikakan memyebabkan elektron tersebut bergerak

sepanjang lapisan padakecepatan yang tinggi dan bertabrakan dengan molekul-

molekul lainsehinggga melepaskan lebih banyak elektron yang selanjutnya

akanbergerak sepanjang lapisan dengan kecepatan tinggi. Proses ini dinamakan

avalanche breakdown.

Prinsip APD Photo Transistor

Sama halnya dioda foto, maka transistor foto juga dapat dibuat sebagai detektor

penerima. Agar penggunaannya lebih baik maka dengan menggabungkan dioda

foto dengan transistor foto dalam satu rangkain.

– Kombinasi dioda foto dan transistor dalam satu chip

– Transistor sebagai penguat arus

– Linieritas dan respons frekuensi tidak sebaik dioda foto

Karakteristik Phototransistor

2. Rangkaian Elektrik

Rangkaian elektrik berfungsi untuk mengkonversi cahaya pembawa informasi

terhadap data informasi yang dibawa dengan melakukan regenerasi timing,

regenerasi pulse serta konversi sinyal elektrik ke dalam interface V.28 yang

berupa sinyal digital dan sebaliknya.

5. Rangkaian Receiver Serat Optik

Dengan sensor sebuah phototransistor, sinyal cahaya yang dikirim melalui serat

optik dapat ditangkap, selanjutnya komponen ini akan menghasilkan tegangan

sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima tersebut. Perubahan intensitas yang

diterima sensor akibat dari perubahan indek bias pada medium kontrol akan

mempengaruhi besarnya tegangan keluaran sensor.

6. Percobaan Rangkaian Receiver Serat Optik

Percobaan rangkaian receiver menggunakan supply 5 volt, dan output

rangkaian dilihat dari bentuk gelombang berdasarkan frekuensi kerja receiver

serat optik. Berikut ini adalah hasil percobaannya:

Untuk Frekuensi 1 KHz

Pada frekuensi 1 KHz,

gelombang yang nampak

berbentuk gelombang kotak

yang hampir sempurna.

Namun, sedikit masih ada

distorsi yang menggangu.

Untuk Frekuensi 10 KHz

Pada frekuensi 10 KHz,

gelombang semakin

terdistorsi sehingga bentuk

gelombang kotak tidak

begitu sempurna.

Untuk Frekuensi 50 KHz

Pada Frekuensi 50 KHz,

gelombang kotak

mengalami distorsi yang

semakin besar sehingga

gelombang kotaknya

menjadi tidak sempurna.

Percobaan dilakukan untuk frekuensi 100 KHz dan frekuensi diatasnya,

namun output berupa gelombang yang dihasilkan semakin terdistorsi, sehingga

bentuk gelombang yang seharusnya gelombang kotak tidak terjadi. Pada

osiloscope tidak dihasilkan gelombang kotak. Hal ini disebabkan karena

terdapatnya komponen- komponen tang tidak ideal.

Berdasarkan percobaan tersebut disimpulkan bahwa rangkaian reciver dapat

bekerja dengan baik pada frkuensi 1 kHz sampai 50 kHz.

Percobaan Sistem Transmisi Sistem Komunikasi Serat Optik

Percobaan dilakukan dengan menggabungkan rangkaian transmiter dan

receiver. Output dari sistem transmisi ini dilihat dari gelombang yang dihasilkan

berdasarkan pengaturan frekuensi. Berikut ini adalah hasil percobaannya:

Untuk Frekuensi 10 Hz

Pada frekuensi 10 Hz

belum menghasilkan

gelombang kotak.

Untuk Frekuensi 100 Hz

Pada Frekuensi 100 Hz,

belum kelihatan

gelombang kotak yang

diinginkan.

Untuk Frekuensi 1 KHz

Pada frekuensi 1 KHz,

sudah terlihat gelombang

kotak, tetapi belum

sempurna, masih

terdistorsi.

Untuk Frekuensi 10 KHz

Pada Frekuensi 10

KHz, gelombang kotak

yang dihasilkan hampir

sempurna, sesuai

dengan yang

diharapkan.

Untuk Frekuensi 100 KHz

Pada frekuensi 100 KHz,

gelombang yang

dihasilkan masih

berbentuk kotak, namun

akibat terdistorsi, bentuk

kotaknya menjadi tidak

sempurna.

Untuk Frekuensi 1 MHz

Pada Frekuensi 1 MHz,

gelombang kotak

terdistorsi semakin

banyak, sehingga

merusak bentuk

gelombang yang

seharusnya.

Berdasarkan percobaan tersebut, untuk mencapai sistem transmisi serat optik

yang ideal berdasarkan rangkaian yang dibuat, yaitu dioperasikan pada frekuensi

kerja 1 KHz sampai 50 KHz. Mengingat untuk frekuensi lebih dari 50 KHz,

gelombang lebih terdistorsi oleh noise.