Definisi, Struktur, dan Fungsi Fiber Optik



Definisi Fiber optik

Definisi fiber optik adalah saluran yang sangat tipis untuk mentransmisikan sinyal optik, dan terutama digunakan sebagai saluran transmisi untuk komunikasi optik. Bagian tengah dengan indeks bias tinggi yang disebut inti ditutup dengan lapisan dengan indeks bias rendah yang disebut selubung sehingga membentuk lingkaran konsentris, dan cahaya terperangkap di dalam inti dan disalurkan. Baru-baru ini, selain komunikasi optik, itu telah digunakan dalam berbagai aplikasi seperti sensor, laser fiber, dan pemandu optik berdaya tinggi. Bersamaan dengan ini, bahan fiber menjadi lebih beragam, termasuk tidak hanya kaca kuarsa tetapi juga kaca fluorida , kaca chalcogenide , dan plastik. Selain itu, fiber optik dengan struktur baru seperti fiber kristal fotonik , fiber berlapis ganda , dan fiber inti banyak bermunculan. Di sini, kami akan memperkenalkan struktur, jenis, bahan, dan aplikasi fiber optik yang saat ini digunakan.

Baca Juga : membangun jaringan LAN dengan fiber optik  

Struktur fiber optik

Struktur dasar dari fiber optik adalah inti dengan indeks bias tinggi ditutupi dengan selubung dengan indeks bias rendah untuk membatasi dan menyebarkan cahaya di inti, tetapi jika Anda perhatikan lebih dekat, ada berbagai jenis. Gambar 1 menunjukkan jenis fiber optik yang diklasifikasikan berdasarkan struktur.

Multimode Fiber (MMF)

Fiber optik multimode adalah fiber optik yang memiliki banyak cara untuk bergerak saat cahaya bergerak melalui fiber. Ada dua jenis: fiber tipe SI (tipe indeks langkah) dan fiber tipe GI (tipe indeks bergradasi).

SI (Step Index) tipe MMF

Dalam MMF tipe SI, cahaya di inti bergerak saat dipantulkan oleh selubung. Cara perjalanan cahaya berubah tergantung pada sudut datang cahaya pada fiber. Insiden cahaya pada sudut tinggi membutuhkan lebih banyak waktu untuk menempuh panjang fiber yang sama daripada insiden cahaya pada sudut rendah karena cahaya tersebut lebih banyak dipantulkan. Akibatnya, ketika cahaya sinyal berdenyut terjadi, lebar cahaya yang berdenyut mengembang saat cahaya bergerak maju, dan pulsa sebelum dan sesudahnya tumpang tindih, sehingga tidak digunakan untuk komunikasi. Di sisi lain, karena diameter inti dapat ditingkatkan, digunakan untuk mentransmisikan kekuatan cahaya. (Lihat Gambar 2.)

GI (Great Index) tipe MMF

MMF tipe GI adalah fiber optik yang memperbaiki kekurangan MMF tipe SI yang menyebarkan pulsa. Indeks bias inti tidak seragam, dan pusatnya lebih tinggi dan indeksnya lebih rendah ke arah luar. Semakin dekat ke pusat, semakin pendek jarak perjalanan cahaya, tetapi semakin tinggi indeks bias, semakin lambat kecepatan perjalanan. Sebaliknya, semakin jauh jarak dari pusat maka semakin jauh jarak yang ditempuh, namun semakin rendah indeks biasnya maka semakin cepat pula kecepatan tempuhnya. Akibatnya, cahaya yang merambat dengan cara apa pun menempuh panjang fiber yang sama dalam waktu yang hampir bersamaan, sehingga penyebaran cahaya yang berdenyut menjadi lebih kecil dan dapat digunakan untuk komunikasi jarak pendek. (Lihat Gambar 3)

Single-mode Fiber (SMF)

Fiber optik single-mode memiliki struktur di mana diameter inti MMF tipe SI dikurangi, dan merupakan fiber optik yang paling umum digunakan sebagai jalur komunikasi. Jika diameter inti cukup kecil, cahaya hanya akan bergerak secara linier. Oleh karena itu, tidak ada penyebaran pulsa karena cara perjalanan cahaya seperti MMF, dan banyak sinyal pulsa dapat dikirim. (Lihat Gambar 4.)



Double-clad Fiber(DCF)

fiber berlapis ganda adalah fiber optik yang sering digunakan sebagai media amplifikasi untuk laser fiber berdaya tinggi dan penguat optik. fiber ini memiliki dua lapisan, dan cahaya menyebar melalui inti dan lapisan pertama bagian dalam. Jika diameter inti dikurangi, cahaya yang merambat melalui inti akan berada dalam mode tunggal, dan jika ditingkatkan, ini akan berada dalam mode multi. (Lihat Gambar 5).

Photonik Crystal Fiber(PCF)

Fiber kristal fotonik memiliki struktur di mana lubang (lubang) disusun secara geometris di sekitar inti. Indeks bias pori-pori hampir 1 (karena indeks bias udara sekitar 1), yang jauh lebih kecil daripada bagian lainnya (indeks bias kuarsa adalah 1,46). Karena struktur khusus ini, bahkan inti besar ( MFD ) dapat merambat dalam mode tunggal, atau cahaya dapat dibatasi dalam inti yang sangat kecil untuk mendapatkan efek non-linier yang besar. (Lihat Gambar 6).

Fungsi Fiber Optik

Jalur komunikasi 

fiber optik terutama digunakan untuk jalur transmisi dalam sistem komunikasi optik (lihat Gambar 7), dan sering dibuat dari fiber mode tunggal kuarsa, yang dapat mengirim sinyal dalam jumlah besar dalam jarak yang jauh. Kaca kuarsa atau fiber GI plastik juga digunakan untuk jarak pendek.

Penguat optik untuk komunikasi

Penguat optik adalah perangkat yang memperkuat sinyal optik, dan media penguatan inti menggunakan fiber mode tunggal dengan inti yang diolah dengan elemen tanah jarang . fiber berpakaian ganda digunakan untuk amplifier berdaya tinggi. Dari pita panjang gelombang komunikasi, fiber kuarsa digunakan untuk pita C dan L, dan fiber fluorida digunakan untuk pita O dan S.

Komponen optik untuk komunikasi 

krup Fiber dan fiber Bragg grating (FBGs) adalah khas contoh komponen yang dibuat oleh pengolahan fiber optik . Komponen optik banyak digunakan dalam pemancar dan penerima optik serta penguat optik.

Sensor

Sistem sensor fiber optik yang terkenal adalah sistem sensor FBG (lihat Gambar 8.). Sistem ini mendeteksi distorsi dan perubahan suhu sebagai perubahan panjang gelombang dalam pantulan cahaya yang kembali dari FBG. Lainnya termasuk distorsi terdistribusi, yang menggunakan fiber optik itu sendiri sebagai sensor, sensor suhu, dan gyros fiber.

Laser fiber 

Laser fiber adalah jenis laser solid-state yang menggunakan fiber optik yang diolah dengan elemen tanah jarang sebagai media amplifikasi. Laser fiber pita 1 μm yang menggunakan fiber yang didoping Yb banyak digunakan untuk pemesinan presisi seperti penandaan dan pengeboran. Fiber double clad fiber area mode besar (LMA) yang cocok untuk daya tinggi digunakan.

Transmisi daya optik 

fiber digunakan sebagai panduan untuk memandu cahaya laser daya tinggi ke objek yang diradiasi. Digunakan fiber multimode tipe SI dengan diameter inti yang besar karena memancarkan cahaya yang kuat. Selain fiber kuarsa, fiber fluorida juga digunakan untuk laser inframerah.

Lainnya 

fiber kalsium dan fiber fluorida yang juga dapat mengirimkan cahaya inframerah digunakan untuk spektroskopi inframerah. fiber kristal fotonik yang membatasi cahaya di area yang sangat kecil digunakan dalam bundel untuk menghasilkan sumber cahaya SC yang memanfaatkan efek non-linier, dan fiber multi-komponen yang murah digunakan untuk memandu cahaya lampu.

Baca juga: Konfigurasi perangkat pasif jaringan fiber optik

LihatTutupKomentar