Apa itu Serat Optik? Berikut Penjelasannya

0

Dalam ilmu fisika, dikenal istilah optik atau optika. Optik didefinisikan sebagai perilaku atau sifat cahaya yang berinteraksi dengan materi lainnya. Secara etimologis, kata optik berasal dari Latin yang berarti tampilan. Biasanya, bidang optik menggambarkan sifat cahaya, inframerah, dan ultraviolet. Akan tetapi, karena cahaya termasuk gelombang elektromagnetik, gejala yang sama juga terjadi pada sinar X, gelombang mikro, gelombang radio, dan bentuk lainnya yang timbul dari radiasi elektromagnetik.

Secara umum, optik dianggap sebagai bagian dari bidang elektromagnetik. Beberapa gejala optis terjadi bergantung pada sifat quantum cahaya yang terkait dengan beberapa bidang optika hingga mekanika quantum. Dalam praktiknya, mayoritas dari gejala optis dapat dihitung dengan menggunakan sifat elektromagnetik dari cahaya.

Di sebuah ruang bebas, suatu gelombang berjalan pada kecepatan c=3×108 m/s. Saat memasuki medium tertentu (dielectric atai nonconducting, gelombang berjalan dengan kecepatan v yang memiliki karakteristik dari bahan dari besarnya kecepatan itu sendiri (c). Perbandingan kecepatan cahaya di dalam ruang hampa udara dengan kecepatan cahaya pada suatu medium adalah indeks bias dengan pesamaan n=c/v.

Dalam ilmu fisika, ilmu yang mempelajari optik disebut dengan ilmu optik atau fisika optik. Ilmu optik terapan sering disebut dengan rekayasa optik. Aplikasi rekayasa optik berhubungan erat dengan sistem rekayasa pencahayaan. Ilmu optik merupakan bagian dari ilmu elektro, fisiko, psikologi, kedokteran, dan lain sebagainya. Penjelasan yang paling lengkap mengenai ilmu optik ada pada bidang fisika.

Optika Klasik

Sebelum optika quantum menjadi penting, asalnya terdiri dari aplikasi elektromagnetik klasik dan pendekatan frekuensi tinggi untuk cahaya. Optik klasik terbagi menjadi dua cabang utama, yaitu optika geometris dan optika fisis.

Optika geometris disebut juga optika sinar. Optika geometris ini menjelaskan cahaya dalam bentuk sinar. Sinar dibelokkan di tampilan antarmuka dua medium yang berbeda. Sinar dalam optik geometris merupakan objek abstrak yang sejajar dengan muka gelombang dan gelombang optis sebenarnya. Optik geometris menyediakan aturan untuk penyebaran sinar melalui sistem optis yang menunjukkan bagaimana sebenarnya muka gelombang akan menyebar.

Optika fisis disebut juga optika gelombang yang membentuk prinsip Huygens dan memodelkan propagansi darai muka gelombang melalui sistem optis, termasuk amplitude dan fase dari gelombang. Teknik ini biasanya diterapkan secara numerik pada komputer sehingga dapat menghitung efek difraksi, interferensi, polarisasi, dan efek lainnya. Akan tetapi, pada umumnya, aproksimasi masih dipakai sehingga secara tidak lengkap memodelkan teori gelombang elektromagnetik dari propagasi cahaya.

Topik yang berhubungan dengan optika klasik, yaitu:

  • Aberasi.
  • Cahaya.
  • Difraksi.
  • Fabrikasi.
  • Prinsip Huygens.
  • Optik Indeks Gradasi.
  • Polarisasi, dan lain sebagainya.

Optika Modern

Setelah zaman optika klasik, muncul ilmu optika modern. Optika modern meliputi bidang ilmu dan rekayasa optik yang terkenal pada abad ke-20. Bidang-bidang ilmu optika modern ini biasanya berhubungan dengan elektromagnetik atau sifat kuantum dari cahaya. Topik yang termasuk dalam optika modern, yaitu:

  • Optik adaptif.
  • Optik Kristal.
  • Laser.
  • Holografi.
  • Prosesor optis.
  • Optik sinar X, dan lain sebagainya.

Serat Optik

Serat optik dapat diartikan sebagai saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik yang sangat halus dan lebih kecil dari sehelai rambut. Serat optik ini dapat digunakan untuk mentransmisikan sinyal cahaya dari suatu tempat ke tempat lainnya. Sumber cahaya yang dipakai biasanya dari laser atau LED. Serat optik bias any memiliki ukuran kurang lebih 120 miktometer.

Cahaya yang berada di dalam serat optik tidak dapat keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks bias udara. Oleh karena itu, laser memiliki spectrum yang sangat sempit. Kecepatan transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai saluran komunikasi. Oleh karena itu, serat optik sering dimanfaatkan dalam bidang komunikasi.

Saat ini, perkembangan serat optik semakin pesat. Serat optik telah mampu menghasilkan pelemahan kurang dari 20 desibel dengan lebar jalur (bandwidth) yang besar sehingga kemampuan untuk mentransmisikan data menjadi lebih banyak dan lebih cepat jika dibandingkan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian, serat optik sangat cocok dipakai terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi. Pada dasarnya, serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang merambat di dalamnya.

Sejarah Serat Optik

Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak dipakai sejak zaman dulu. Baru pada 1930-an, ilmuwan Jerman mengawali ekperimen untuk mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik. Percobaan tersebut pun masih tergolong cukup primitd karena hasil yang dicapai tidak bisa langsung dimanfaatkan, tapi harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih lanjut lagi. Selanjutnya, penelitian serat optik dilakukan oleh imuwan Inggris pada 1958. Saat itu, ilmuwan Inggris mengusulkan prototype serat optik yang hingga sekarang digunakan, yaitu terdiri dari gelas inti yang dibungkus gelas lainnya.

Sekitar awal 1960-an, terjadi sebuah perubahan fantastis di Asia, yaitu ilmuwan Jepang berhasil membuat jenis serat optik yang mampu mentransmisikan gambar. Di lain pihak, para ilmuwan selain mencoba untuk memadukan cahaya melewati gelas (serat optik), tapi juga berusaha untuk “menjinakkan” cahaya. Kerja keras itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan.

Awalnya, peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan. Selain tidak efisien, alat tersebut baru dapat berfungsi pada suhu rendah. Selain itu, laser pun belum terpancar lurus. Saat kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya pun gampang mengikuti kepadatan armosfer. Saat itu, sebuah sinar laser dala jarak 1 km, bisa tiba ditujuan akhir pada banyak titik dengan simpangan jarang hingga hitungan meter.

Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan awal. Seperti medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga 1968 atau setelah serat optik pertama diklaim dapat menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih berada sekitar 20 DB/km. Melalui perkembangan dalam teknologi amterial, serat optik mengalami pemurnian, dehidran, dan lain sebagainya.

Kelebihan Serat Optik

Dalam pemanfaatannya, serat optik memiliki beberapa manfaat, yaitu:

  • Lebar jalur besar dan kemampuan dalam membawa banyak data dapat memuat kapsitas informasi yang sangat besar dengen kecepatan transmisi gigabyte per detik dan menghantarkan informasi jarak jauh tanpa pengulangan.
  • Biaya pemasangan dan pengoperasian yang rendah serta tingkat keamanan yang lebih tinggi. Ukuran lebih kecil dan lebih ringan sehingga hemat pemakaian ruang.
  • Memiliki kekebalan terhadap gangguan eletromagnetik dabn gangguan gelombang radio.
  • Serat optik termasuk golongan non penghantar sehigga tida ada tegangan listri dan api.
  • Tidak mudah berkarat.

Kabel Serat Optik

Secara garis besar, kabel serat optik terdiri dari 2 bagian utama, yaitu cladding dan core. Cladding adalah selubung dari inti (core). Cladding memiliki indeks bias yang lebih rendah daripada core yang akan memantulkan kembali cahaya yang mengarah ke luar dari core dan kembali ke dalam core lagi.

Dalam aplikasinya, kabel serat optik dilapisi oleh lapisan resinyang disebut jacket yang biasanya berbahan plastic. Lapisan ini bisa menambah kekuatan untuk kabel serat optik meskipun tidak memberikan peningkatan terhadap sifat gelombang pandu optik pad kabel tersebut.

Itulah penjelasan mengenai optik. Semoga penjelasn yang disampaikan dapat bermanfaat bagi Kamu.