Serat Optik adalah media transmisi yang mampu mengirimkan informasi (data, suara, video) dalam bentuk pulsa cahaya melalui serat kaca atau plastik yang sangat tipis. Kecepatan dan kapasitasnya jauh melampaui kabel tembaga tradisional.

1. Prinsip Utama: Pemantulan Internal Total (Total Internal Reflection – TIR)

Serat optik berfungsi berdasarkan prinsip optika fisis Pemantulan Internal Total (TIR).

TIR adalah fenomena yang terjadi ketika cahaya bergerak dari medium yang lebih rapat (indeks bias tinggi, $n_1$) ke medium yang kurang rapat (indeks bias rendah, $n_2$), dan sudut datang ($\theta$) melebihi sudut kritis ($\theta_c$).

• Sudut Kritis ($\theta_c$): Sudut datang minimum yang menghasilkan sudut bias $90^{\circ}$.$$\sin \theta_c = \frac{n_2}{n_1}$$
• Ketika $\theta > \theta_c$, seluruh cahaya akan dipantulkan kembali ke medium asalnya.

Dalam serat optik, cahaya terperangkap di dalam inti dan memantul bolak-balik sepanjang kabel, sehingga memungkinkan transmisi jarak jauh dengan kehilangan energi minimal.

Shutterstock

Jelajahi

2. Komponen Serat Optik

Sebuah serat optik tunggal terdiri dari tiga lapisan konsentris utama:

• Inti (Core): Bagian pusat serat tempat cahaya merambat. Terbuat dari kaca silika murni atau plastik dengan indeks bias tinggi ($n_1$).
• Selubung (Cladding): Lapisan yang mengelilingi inti. Terbuat dari kaca atau plastik dengan indeks bias rendah ($n_2$). Perbedaan indeks bias ini ($n_1 > n_2$) adalah kunci terjadinya TIR.
• Jaket Pelindung (Buffer/Jacket): Lapisan plastik luar yang melindungi inti dan selubung dari kerusakan fisik dan kelembaban.

3. Klasifikasi Serat Optik

Serat optik diklasifikasikan berdasarkan mode perambatan cahaya di dalamnya:

a. Serat Single-Mode (SMF)

• Diameter Inti Sangat Kecil (sekitar 8-10 $\mu m$).
• Hanya memungkinkan satu mode (lintasan) cahaya untuk merambat.
• Kelebihan: Kehilangan sinyal sangat rendah, bandwidth sangat tinggi, digunakan untuk transmisi jarak sangat jauh (misalnya kabel bawah laut).

b. Serat Multi-Mode (MMF)

• Diameter Inti Lebih Besar (sekitar 50-100 $\mu m$).
• Memungkinkan banyak mode (lintasan) cahaya merambat secara bersamaan.
• Kekurangan: Jarak tempuh berbeda menyebabkan pulsa cahaya “menyebar” seiring jarak (disebut modal dispersion), membatasi bandwidth dan jaraknya.
• Penggunaan: Jarak pendek (misalnya, jaringan lokal/LAN).

4. Keunggulan Serat Optik

• Bandwidth Luar Biasa: Mampu mentransmisikan data dalam jumlah besar dengan kecepatan sangat tinggi.
• Imunitas EMI/RFI: Kebal terhadap Interferensi Elektromagnetik (EMI) dan Interferensi Frekuensi Radio (RFI) karena tidak membawa sinyal listrik.
• Atenuasi (Kehilangan Sinyal) Rendah: Sinyal dapat menempuh jarak yang jauh tanpa perlu diperkuat ulang.
• Ukuran dan Berat Ringan: Lebih tipis dan ringan daripada kabel tembaga.