Struktur dasar serat optik

Serat telanjang serat optik biasanya dibagi menjadi tiga lapisan: inti, kelongsong, dan pelapis.

Inti serat dan kelongsongnya terdiri dari kaca dengan indeks bias berbeda, bagian tengahnya adalah inti kaca indeks bias tinggi (silika doping germanium), dan bagian tengahnya adalah kelongsong kaca silika indeks bias rendah (silika murni). Cahaya memasuki serat pada sudut datang tertentu, dan emisi total terjadi antara serat dan kelongsong (karena indeks bias kelongsong sedikit lebih rendah dari inti), sehingga dapat merambat di dalam serat.

Fungsi utama pelapisan adalah untuk melindungi serat optik dari kerusakan luar, sekaligus meningkatkan fleksibilitas serat optik. Seperti disebutkan sebelumnya, inti dan kelongsongnya terbuat dari kaca dan tidak dapat ditekuk serta rapuh. Penggunaan lapisan pelapis melindungi dan memperpanjang umur serat.

Lapisan selubung luar ditambahkan ke serat non-telanjang. Selain untuk melindunginya, selubung luar dengan warna berbeda juga dapat digunakan untuk membedakan berbagai serat optik.

Serat optik dibagi menjadi serat mode tunggal (Single Mode Fiber) dan serat multimode (Multi Mode Fiber) sesuai dengan mode transmisinya. Cahaya memasuki serat pada sudut datang tertentu, dan emisi penuh terjadi antara serat dan kelongsong. Ketika diameternya kecil, hanya satu arah cahaya yang diperbolehkan melewatinya, yaitu serat mode tunggal; bila diameter seratnya besar, cahaya dapat diperbolehkan. Menyuntikkan dan menyebarkan pada beberapa sudut datang, kali ini disebut serat multimode.

Karakteristik transmisi serat optik

Serat optik memiliki dua karakteristik transmisi utama: loss dan dispersi. Hilangnya serat optik mengacu pada redaman per satuan panjang serat optik, dalam dB/km. Tingkat kehilangan serat optik secara langsung mempengaruhi jarak transmisi sistem komunikasi serat optik atau jarak antar stasiun relai. Dispersi serat mengacu pada fakta bahwa sinyal yang ditransmisikan oleh serat dibawa oleh komponen frekuensi yang berbeda dan komponen mode yang berbeda, dan kecepatan transmisi komponen frekuensi yang berbeda dan komponen mode yang berbeda juga berbeda, yang menyebabkan distorsi sinyal.

Dispersi serat dibagi menjadi dispersi material, dispersi pandu gelombang, dan dispersi modal. Dua jenis dispersi yang pertama disebabkan oleh sinyal yang tidak mempunyai frekuensi tunggal, dan jenis dispersi yang terakhir disebabkan oleh sinyal yang tidak mempunyai mode tunggal. Sinyal yang bukan mode tunggal akan menyebabkan dispersi mode.

Serat mode tunggal hanya memiliki satu mode dasar, sehingga hanya ada dispersi material dan dispersi pandu gelombang, dan tidak ada dispersi modal. Serat multimode memiliki dispersi antar mode. Dispersi serat optik tidak hanya mempengaruhi kapasitas transmisi serat optik, tetapi juga membatasi jarak relai sistem komunikasi serat optik.

Serat mode tunggal

Serat mode tunggal (Single Mode Fiber), cahaya memasuki serat pada sudut datang tertentu, dan emisi penuh terjadi antara serat dan kelongsong. Ketika diameternya diperpendek, hanya satu arah cahaya yang diperbolehkan melewatinya, yaitu serat mode tunggal; Inti kaca pusat dari serat mode sangat tipis, diameter inti umumnya 8,5 atau 9,5 μm, dan bekerja pada panjang gelombang 1310 dan 1550 nm.

Serat multimode

Serat multi-mode (Serat Multi Mode) adalah serat yang memungkinkan transmisi beberapa mode terpandu. Diameter inti serat multimode umumnya 50μm/62,5μm. Karena diameter inti serat multimode relatif besar, maka mode cahaya yang berbeda dapat ditransmisikan pada satu serat. Panjang gelombang standar multimode masing-masing adalah 850nm dan 1300nm. Ada juga standar serat multimode baru yang disebut WBMMF (Wideband Multimode Fiber), yang menggunakan panjang gelombang antara 850nm dan 953nm.

Serat mode tunggal dan serat multi mode memiliki diameter kelongsong 125 μm.

Serat mode tunggal atau serat multi mode?

Jarak transmisi

Diameter serat mode tunggal yang lebih kecil membuat pantulan lebih rapat, sehingga hanya satu mode cahaya yang dapat merambat, sehingga sinyal optik dapat merambat lebih jauh. Ketika cahaya melewati inti, jumlah pantulan cahaya berkurang, mengurangi redaman dan menyebabkan perambatan sinyal lebih lanjut. Karena tidak memiliki dispersi antar mode atau dispersi antar mode yang kecil, serat mode tunggal dapat mentransmisikan jarak 40 kilometer atau lebih tanpa mempengaruhi sinyal. Oleh karena itu, serat mode tunggal umumnya digunakan untuk transmisi data jarak jauh dan banyak digunakan di perusahaan telekomunikasi dan penyedia TV kabel dan universitas, dll.

Serat multimode memiliki inti berdiameter lebih besar dan dapat mentransmisikan cahaya dalam berbagai mode. Dalam transmisi multi-mode, karena ukuran inti yang lebih besar, dispersi antar mode lebih besar, yaitu sinyal optik “menyebar” lebih cepat. Kualitas sinyal akan berkurang selama transmisi jarak jauh, sehingga serat multi-mode biasanya digunakan untuk jarak pendek, aplikasi audio/video dan jaringan area lokal (LAN), dan serat multi-mode OM3/OM4/OM5 dapat mendukung sinyal tinggi -kecepatan transmisi data.

Bandwidth, kapasitas

Bandwidth didefinisikan sebagai kemampuan untuk membawa informasi. Faktor utama yang mempengaruhi lebar pita transmisi serat optik adalah berbagai dispersi, dimana dispersi modal adalah yang paling penting. Dispersi serat mode tunggal kecil, sehingga dapat mentransmisikan cahaya dalam pita frekuensi lebar untuk jarak jauh. Karena serat multi-mode akan menghasilkan interferensi, interferensi, dan masalah kompleks lainnya, serat ini tidak sebaik serat mode tunggal dalam hal bandwidth dan kapasitas. Bandwidth serat multi-mode generasi terbaru OM5 diatur ke 28000MHz/km, sedangkan bandwidth serat mode tunggal jauh lebih besar.