Makalah ini membahas tentang transmisi cahaya melalui serat optik. Serat optik terdiri atas inti (core) dan pelapis (cladding). Cahaya dapat ditransmisikan melalui inti karena indeks biasnya lebih tinggi dari pelapis berdasarkan hukum Snellius. Ada beberapa faktor kerugian dalam transmisi cahaya melalui serat optik yaitu penyebaran Rayleigh, pembengkokan, dan penggandengan ragam. Makalah ini juga melakuk

1. MAKALAH OSN-PERTAMINA 2011
BIDANG FISIKA
TRANSMISI CAHAYA MELALUI SERAT
OPTIS
Oleh:
ETHELBERT DAVITSON PHANIAS
22020003
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS PALANGKARAYA
2011

2. KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan Puji Syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang
telah melimpahkan rahmat-Nya, sehingga penulisan makalah dengan judul
“Transmisi Cahaya melalui Serat Optis” ini dapat selesai sesuai waktu yang
ditentukan, makalah ini disusun untuk memenuhi syarat FINAL SELEKSI OSN
PERTAMINA TINGKAT PROVINSI.
Saya menyadari dalam pembuatan makalah ini masih cukup banyak
terdapat kekurangan-kekurangan.Sehingga saya juga mengharapkan kritik dan
saran yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan makalah ini lebih lanjut.
Atas perhatian dan partisipasinya saya selaku penyusun mengucapkan
terima kasih.Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua.AMIN.
Palangka Raya,Oktober 2011
Ethelbert Davitson Phanias

3. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Fisika mempunyai kaitan yang erat di berbagai kehidupan misalnya
dalam bidang teknologi. Fisika juga menjadi pilar utama untuk kemajuan
teknologi, dimana untuk mendukung kebutuhan akan komunikasi
berkecepatan tinggi dan berkapasitas besar.Berkembangnya teknologi
telekomunikasi adalah titik tolak dan potensi besar untuk dapat meningkatkan
dan mewujudkan berbagai jenis pelayanan komunikasi.
Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah
banyak digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para
ilmuwan Jerman mengawali eksperimen untuk mentransmisikan cahaya
melalui bahan yang bernama serat optis. Percobaan ini juga masih tergolong
cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan,
namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi.
Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuawan Inggris pada tahun
1958 mengusulkan prototipe serat optis yang sampai sekarang dipakai yaitu
yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya.
SistemkomunikasiSeratOptismempunyaiperan yang
sangatpentinguntukmendukungjaringankomunikasikecepatantinggidalamordeg
iga bit per second (Gbps) hinggaTerra bit per second (Tbps).

4. 1.2 Permasalahan
1. Bagaimana proses terjadinya Transmisi cahaya melalui SeratOptis?
2. Bagaimana proses faktor loss padaSeratOptis?
1.3 Hipotesis
Hipotesis yang digunakan dalam makalah ini
yaitukonsepHukumSnelliuspadaseratoptis.
1.4. Tujuan
1. Untuk mengetahui proses transmisi cahaya melalui SeratOptis.
2. Untuk mengetahui proses faktor loss pada SeratOptis.
1.5 Metodologi Singkat
Telekomunikasi yang mempergunakan gelombang elektromagnetik
maka pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal
informasi. Pertama-tama microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal
listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh gelombang pembawa cahaya
melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat penerima
(receiver) yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang
cahaya ini dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi
menjadi gelombang cahaya pada transmitter dan kemudian merubahnya
kembali menjadi sinyal listrik pada receiver. Pada receiver sinyal listrik dapat
dirubah kembali menjadi gelombang suara.

5. Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau
kebalikannya dapat dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengan
nama komponen optoelectronic pada setiap ujung serat optik.
Dalam perjalanannya dari transmitter menuju ke receiver akan terjadi
redaman cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya
(sambungan). Karena itu bila jarak ini terlalu jauh akan diperlukan sebuah
atau beberapa repeater yang bertugas untuk memperkuat gelombang cahaya
yang telah mengalami redaman.

6. BAB II
METODOLOGI
Fiber Optic (Serat optis) adalah saluran transmisi yang terbuat dari kaca
atau plastik yang digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu
tempat ke tempat lain. Serat optis adalah sebuah kaca murni yang panjang dan
tipis serta berdiameter sebesar rambut manusia berkisar antara 2 mm sampai 125
mm. Dalam upaya untuk memperoleh kinerja yang baik, biasanya serat ultra pure
fused silika adalah bahan yang sering digunakan sebagai bahan pembuat serat
optik karena memiliki loss keci.
PadaSeratOptiscahaya yang ada di dalam sulit keluar karena indeks bias
dari kaca lebih besar daripada indeks bias dari udara. Sumber cahaya yang
digunakan adalah laser karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit.
Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding adalah
selubung dari core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core
akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah keluar dari core kembali
kedalam core lagi.

7. 1. Core adalah bagian terdalam atau bagian inti dari serat optik yang terdiri
dari satu serat atau lebih, serat inilah yang merupakan jalur bagi sinyal
cahaya.
2. Cladding adalah materi yang mengelilingi inti yang
berfungsimemantulkan sinar kembali ke dalam inti(core).
3. Buffer Coating (pembungkus) atau bisa disebut jaket adalah bagian terluar
yang merupakan suatu plastik pelapis yang akan melindungi serat optis
dari kerusakan akibat pengaruh luar. Seperti kelembapan udara, abrasi dan
kerusakan.
Walaupun cahaya merambat sepanjang inti serat tanpa lapisan material kulit,
namun kulit memiliki beberapa fungsi:
1. Mengurangi cahaya yang loss dari inti ke udara sekitar.
2. Mengurangi loss hamburanpadapermukaaninti.
3. Melindungiseratdarikontaminasipenyerapanpermukaan.
4. Menambahkekuatanmekanis.
2.1. HukumSnellius
HukumSnelliussangatkitapahamibersamadenganmudahkarenameman
grumusannyasangatmudahdanmudahdimengerti.HukumSnelliusadalahrumu
smatematika yang memberikanhubunganantarasudut datang dansudut bias
padacahayaataugelombanglainnya yang melaluibatasantaradua medium
isotropic berbeda, sepertiudaradangelas.Hukuminimenyebutkan bahwa

8. “nisbah sinus sudut datang dansudut bias adalahkonstan, yang
tergantungpada medium (indeks bias medium)”.
Perumusan lain yang ekivalenadalahnisbahsudut datang dansudut
bias samadengannisbahkecepatancahayapadakedua medium yang
samadengankebalikannisbahindeks bias.
Perumusanmatematis hukum Snellius adalah:
= =
Atau
=
Atau
Lambang merujuk pada sudut datang dansudut bias,
pada kecepatancahayasinar dating dansinar bias. Lambang menunjuk
pada indeks bias medium yang dilaluisinardatang, sedangkan adalah
indeks bias medium yang dilalui sinar bias.
2.2. PenyebabFaktorLosspadaSeratOptis
Dalalm proses transmits cahayainiperludiperhitungkan faktor loss
(kehilanganenergi) agar informasidapatterkirimmelaluijarak yang
sangatpanjang (ribuan km) secaraakurat. Faktor loss
disebabkanolehPenyebaranRayleigh, PenyerapandanPenggadengan Ragam

9. (Mode Coupling Losses).
2.2.1. PenyebaranRayleigh
Pada core serat optik terjadi perubahanindeks bias yang lebih
pendek daripada panjang gelombang sinar yangdirambatkan, maka
akan terjadi hamburan.
Gambar 2. Penyebaran Rayleigh
Rumus yang digunakan untuk rugi-rugi penyebaran rayleigh,
sebagai berikut:
–
…………. (1)
Keterangan:
∞ S = Rugi-rugi Rayleigh (dB)
= Koefisien kemampatan isothermis bahan= 7.10-11m2 /N
n = Indeks bias inti = 1.46
= konstanta Boltzman=1.38x10-23Joule/0K
Tf = suhu dimana fluktuasi kerapatan melebur dalam glass = 1400K
λ = panjang gelombang (m)
Tf = temperatur (0C/0K)

10. ΒT = isothermal coupressibility (m2/N)
2.2.2. Pembengkokan (Bending Losses)
Ada dua jenis pembengkokan yang menyebabkan rugi-
rugidalamfiber,yaitupembengkokan-mikro
(microbending)danpembengkokan-makro
(macrobending).Keduanyatimbulkarenaalasan yang berbeda, dan
menimbulkan rugi-rugi dengan dua macam mekanisme yang berbeda
pula.Pembengkokanmikroadalahsuatu pembengkokan mikroskopis dari
inti fiberyang disebabkan oleh laju penyusutan (contraction)
thermalyang sedikitberbeda antara bahan inti dan bahan pelapis.
Pembengkokan-mikro dapat juga timbul bila fiber berulang kali
digulung menjadi suatu kabel fiber majemuk (multifiber cable), atau
bila digulung pada kelos-kelos untuk memudahkanpengangkutannya.
Makin tajam belokan itu dibuat, makinbanyak pula ragam-ragam yang
terlepas pada belokan. Pembengkokan makro adalah
pelengkunganfiberoptis.Rugi-rugi pembengkokan sebagai berikut:
Loss Pembengkokan= Loss padakabeltidakdibengkokan - Loss
pada kabel dibengkokan. ……. (2)

11. Gambar 3. Pembengkokkan (Bending)
2.2.3. Penggandengan Ragam (Mode Coupling Losses)
Dayayang sudah dilepaskan dengan baik ke dalamsuaturagam
yangmerambatmungkin kemudian digandengkankedalamsuatu ragam
bocor atau ragamradiasipada sebuah titik yang agak jauh pada fiber.
Efekpenggandenganinidapat terjadikarenarugi-rugiini timbulpada
saatseratoptis
dikopel/disambungkandengansumbercahayaatauphotodetector.Rugi–
rugicoupling dapatdiperkecildenganpenambahan lensa di depan
sumber cahaya atau
pembentukanpermukaantertentu(misalnyaspherical-
surface)padasumbercahaya atau ujung fiber.
Gambar 4. Penggandengan ragam (Mode Coupling)
Rugi-rugi (Loss) penggandengan ragam secara umum sebagai
berikut:
…….. (3)
maka

12. L = -10 log µ…….. (4)
Keterangan:
Pin = Daya yang dimasukkan ke dalam serat optik (Watt)
Pout = Daya yang dipancarkan oleh sumber cahaya (Watt)
µ = Efisiensi penyambungan
atau
L = -10 log η………. (5)
dengan
η= ………. (6)
Keterangan:
L = Rugi-rugi (dB)
d = lebar antara sambungan (µm)
a = lebar kabel fiber (cm)
η = effisiensi
(Oktavianto Utomo Siswanto, Analisis Perhitungan Rugi-Rugi pada Serat Optik,
hal. 1-2)

13. BAB III
HASIL DAN ANALISA
3.1. Perhitungan Rugi-rugi Penghamburan Rayleigh
Untuk perhitungan rugi-rugi penghamburan
rayleighmenggunakanrumusyang terdapatpadateorisehingga
dapatmembandingkanhasildariperhitungandan pengukuran rugi-
rugi.Denganmenggunakanpersamaan(1)perhitunganrugi-
rugipenghamburanrayleighdapatdilakukanberdasarkan
datadarireferensiPT.Telkom, lihat pada tabel 1 sebagai berikut.
π λ N kb Tf βt ∞S
3,14 1310 nm 1,4681 1,38x10-23 1400 K 7.10-11 m2/N -31,99 dB
3,14 1550 nm 1,4681 1,38x10-23 1400 K 7.10-11 m2/N -34,91 dB
Tabel 1. Nilai perhitungan rugi-rugi penyebaran Rayleigh
Dari hasilperhitunganrugi-
rugipenyebaranRayleighdiperolehperbandinganantara data
perhitungandengan data pengukuranrugi-rugiyang dapatdilihatpadatable
2Sebagaiberikut.
Data Hasil Data Hasil Selisih Data Hasil
Perhitungan Pengukuran Pengukuran dan

14. Perhitungan
-31.99 dB -35.9 dB 3.91 dB
-34.91 Db -37 dB 2.09dB
Table 2. Hasil perbadingan antara data perhitungan dengan data penelitian
pada rugi-rugi penyebaran Rayleigh
Padaanalisis penyebaran rayleigh didapatkan nilai rugi-rugi
yangberbeda antara perhitunganberdasarkanteori dengan hasil
pengukuran rugi-rugi menggunakan OTDR. Dengan sumber panjang
gelombang sebesar 1310 nmnilaihasil perhitungan rugi-rugi berdasarkan
teori sebesar-31.8 dBsedangkanhasilpengukuran menggunakan
OTDRsebesar -35.9dBsehingga didapatkannilai selisih sebesar 4.1
dB.Hal inidisebabkan karena pada waktu penyebaran,banyaknya sinar
yang keluar dari kabel serat optis kondisinya sudah tidak layakdipakai.
Selain itu juga perhitungan yangdilakukan pada pengukuran tidak sama
dengan teori.
3.2. Perhitungan Rugi-rugi Penggandengan
Dalam hal ini perhitungan rugi-rugi penggandengan berdasarkan
teori menggunakan nilai data yang diperoleh dariPT.Telkom.Pada
pengukuran rugi-rugi penggandengan menggunakankonektor dan
perhitungannya menggunakan persamaan(5) dan(6).Daripersamaan
tersebut maka dapat dilihat nilai rugi-rugi pergandengan pada tabel
3,sebagai berikut:

15. Lebar antara Lebar kabel Rugi-rugi
Efisiensi (µ)
sambungan (d) fiber (a) penggandengan(L)
1 µm 0,2 cm 0.999676 0.001406 dB
2 µm 0,2 cm 0.999352 0.002813 dB
3 µm 0,2 cm 0.999028 0.004221 dB
4 µm 0,2 cm 0.998704 0.005629 dB
5 µm 0,2 cm 0.998380 0.007038 dB
Tabel 3. Nilai Rugi-rugi Penggandengan
Pada analisis hasil rugi-rugiteknikpenggandengan berlandaskan
teori sedangkan untuk pengukurannya ditetapkan sebesar 0.5
dB/buah.Sehingga dapat dilihatbahwa perbandingan selisih
antaraperhitungan dengan pengukuran rugi-rugi sangat jauh. Hal
inidisebabkantidakoptimalnya konektor yang dipakai, rugi-rugiintrinsik
yang timbul dariperbedaan serat yang disambung termasuk dari variasi
dalam inti serat dandiameter sebelah luar, serta perbedaan profil
yaitu kelonjongan.
3.3. Perhitungan Rugi-rugi Penyambungan
Dalam penelitian di Telkom, nilai dari rugi-
rugipenyambunganberdasarkan pengukuran kabel serat optik 4.
Redaman Sambungan (dB)
No. Panjang
Lokasi Km Fusion
Serat Gelombang (λ) OTDR
Splicer
1 1310 nm 6 0 0,481

16. 2 1550 nm 6 0 0.414
Tabel 4. Nilai Rugi-rugi Penyambungan
Padaanalisisteknikpenyambungan yang lamadenganmenggunakanfusion
splicerdan OTDRdidapatkanhasilpengukuranrugi-rugi yang
berbeda,dimanapadafusion splicer rugi-ruginyasebesar 0.000 dBdanpada OTDR
antara 0.481 dB dan 0.414dB. Hal inidisebabkankarenapadawaktu proses
penyambunganpelurusanseratoptisdilakukandenganstatistik, yaitupelurusanserat
optis dengancarapelurusanintidan selubung. Dalampelurusanserat optis
disampingkelurusan inti,
kelurusanselubungjugadiperhitungkansehinggakelurusanintiserattidak
optimal.(Oktavianto Utomo Siswanto, Analisis Perhitungan Rugi-Rugi pada Serat
Optik, hal. 8-9)

17. BAB IV
KESIMPULAN
Bardasarkanhasilanalisa di atasdapatdisimpulakanbahwa:
1. Untukmenjelaskanbagaimanatransmisicahayapadaserat optis
digunakanduapendekatan/teori, yaitupendekatancahayasebagaisinar (optic
geometrik) dancahayasebagaigelombangelektro-magnetik (optic fisis) /
teori mode.
2. Secaraumumrugi-rugi yang terjadipada serat optis yaiturugi-
rugipenyebaranrayleigh, rugi-rugipenggandengan, rugi-
rugipenyambungandanrugi-rugipembengkokansedangkanrugi-
rugiredamanpadakonektormerupakanrugi-rugitambahan yang terjadi di
serat optis.

18. REFERENSI
http://eprints.undip.ac.id/25571/1/ML2F303466.pdf
http://www.lontar.ui.ac.id/file?file=digital/126812-R0308165-Analisis%20power-
HA.pdf
http://bosgentongs.files.wordpress.com/2010/10/makalah-sistim-komunikasi-
serat-optik.pdf
http://eviandrianimosy.blogspot.com/2010/03/rugi-rugi-pada-serat-optik.html
http://hosborntwelve.blogspot.com/2011/03/cara-kerja-fiber-optik.html