PROPAGASI CAHAYA DALAM SERAT OPTIK

Propagasi Cahaya dalam Serat Optik: Serat Optik merupakan Teknologi kabel  yang menggunakan serat (kaca & glass) 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 ( Light Emitting Diode) sebagai transmitter.

Sedangkan prinsip kerja jaringan serat optic adalah  sinyal awal yang berbentuk signal electrik ini pada transmitter diubah oleh transducer elektrooptik (Laser Dioda) menjadi gelombang cahaya yang kemudian ditransmisi kan melalui kabel serat optik menuju Receiver yang terletak pada ujung lainnya dari serat optik, pada receiver signal optik ini diubah oleh transducer Optoelektronik ( Dioda) menjadi signal electrik kembali. 

Perlu kita ketahui bahwa perambatan cahaya dalam media fiber optic melalui 3 cara yaitu merambat lurus, dipantulkan dan dibiaskan. seperti terlihat pada gambar berikut ini:

Gambar ilustrasi perambatan cahaya dalam fiber optic

A. Sifat Perambatan Cahaya

"Cahaya yang bergerak dari medium dengan indeks bias kecil (tipis) ke medium dengan indeks bias yang lebih besar (padat) maka akan bergerak mendekati sumbu tegak lurus (garis normal)". Dalam hal ini sudut datang lebih besar daripada sudur bias. Fenomena ini tidak digunakan dalam transmisi optic.

"Cahaya yang bergerak dari medium dengan indeks bias besar (padat) ke medium dengan indeks bias yang lebih kecil (tipis) maka akan dipantulkan menjauhi sumbu tegak lurus (garis normal)". Dalam hal ini sudut dating lebih kecil daripada sudut bias. Fenomena inilah yang digunakan dalam transmisi serat optic. 

B. Sudut Kritis dan Sudur Pantul dalam Total

Apabila sudut dating diperbesar maka cahaya akan dibiaskan semakin menjauhi garis normal. Dan apabila sudut datang diperbesar lagi dan menghasilkan sudut bias sebesar 90 derajat, atau cahaya bias merambat sejajar permukaan, maka sudut dating inilah yang disebut sudut kritis (critical angle). Jadi bisa disimpulkan jika yang disebut sudut kritis adalah sudut datang yang menghasilkan cahaya bias merambat sejajar permukaan (sudut bias sebesar 90 derajat).

Apabila sudut dating diperbesar lagi, maka cahaya akan dipantulkan yang menghasilkan pantulan dalam total (total internal reflector). Kondisi inilah yang diinginkan dalam pengiriman sinyal menggunakan fiber optic yaitu sinyal dikirimkan secara memantul-mantul didalam core yang dibatasi cladding sebagai waveguide.

Jadi dalam teknologi transmisi optic ada dua persyaratan yang harus dipenuhi agar sinyal bisa terkirim yaitu:

1. Indeks bias core selalu dibuat lebih besar daripada indeks bias cladding

2. Sudut datang harus lebih besar daripada sudut kritis.

untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

catatan: Syarat indeks bias medium 1 lebih besar daripada indeks bias medium 2 (n1 > n2)

Gambar ilustrasi pembiasan dan pemantulan cahaya

Berdasarkan pada proses terjadinya pemantulan sempurna, dapat ditentukan pula besarnya sudut kritis untuk dua medium tertentu sebagai berikut. Pada saat terjadi pemantulan sempurna, berlaku persamaan berikut:

sin i/sin r = n₂/n₁ dengan n₁ < n₂ dan r =90° sehingga

Keterangan ik adalah sudut kritis

Contoh Soal Tentang Sudut Kritis

Hitunglah sudut kritis berlian yang memiliki indeks bias mutlak 2,417 pada saat diletakan di udara.

Jawab:

Diketahui:

n₂ = 1

n₁ = 2,417

Ditanyakan: i_k=?

Penyelsaiannya:

sin i_k = n₂ /n₁

sin i_k = 1/2,417

sin i_k = 0,414

i_k = 24,4°

Jadi, sudut kritis berlian adalah 24,4°

Bila gelombang cahaya merambat melalui suatu medium (tidak dalam vacuum), maka kecepatannya lebih kecil dibandingkan dalam vacuum. Hal ini dapat dibuktikan dengan rumus:

C. Model Perambatan Cahaya dalam Serat Optik

Cahaya dapat merambat dalam serat optik melalui sejumlah lintasan yang berbeda. Lintasan yang berbeda-beda ini disebut mode. Bagian dari kabel serat optik yang berfungsi merambatkan cahaya disebut dengan core. Ukuran diameter core menentukan jumlah mode yang ada dalam suatu serat optik. Serat optik yang memiliki lebih dari satu mode dalam sebuah core disebut serat optic multicore. Serat optik yang hanya memiliki satu mode saja disebut serat optic single mode. Serat optic single mode memiliki ukuran core yang lebih kecil dibandingkan serat optic multimode.

Demikian penjelasan singkat mengenai propagasi Cahaya dalam serat optic, semoga dapat memberi manfaat buat penulis serta para pembaca pada umumnya.