Inovasi Hole-Assisted Fiber Optics – Serat Optik Fleksibel yang Dapat Ditekuk hingga Diikat

Fiber optik menjadi teknologi yang merevolusi sistem komunikasi global, karena dapat mengirimkan data dengan jarak jauh dan kecepatan tinggi. Adapun keunggulan lengkap dari fiber optik dapat Anda baca di Keunggulan Serat Optik – Perevolusi Dunia Telekomunikasi. Fiber optik dengan berbagai karakteristik ukuran dan jenis core maupun cladding digunakan untuk berbagai aplikasi dalam komunikasi bergantung pada kebutuhan. Salah satu kendala yang signifikan dialami adalah pada bagian premises, atau bagian dari sistem komunikasi fiber optik yang paling ujung, tepat sebelum memasuki receiver yang dapat berupa modem internet. Modem internet mengubah sinyal cahaya kembali ke sinyal elektrik dan sebaliknya. Fiber yang digunakan di bagian ujung ini merupakan kabel individu / tunggal yang hanya memiliki pelindung tipis dan rentan terhadap lekukan (bending) yang menyebabkan loss/rugi daya. Loss daya adalah hal yang sangat ingin dihindari karena merugikan pengguna. Untuk mengatasi hal ini, muncullah sebuah inovasi yaitu Hole-Assisted Fiber (HAF).

Struktur fiber optik yang telah dikenal sebelumnya dapat dibedakan berdasarkan indeks biasnya, step index atau graded index. Fiber optik step index memiliki indeks bias material yang seragam, dengan indeks bias core lebih besar daripada indeks bias cladding. Sedangkan pada graded index fiber, indeks bias material mengalami gradasi tertentu terhadap jari-jari fiber optik. Berdasarkan moda perambatan cahayanya, fiber optik dibedakan menjadi singlemode, dimana hanya ada satu moda perambatan cahaya, atau multimode, dimana cahaya dapat merambat dengan barbagai cara. Jenis fiber optik yang diproduksi secara massal untuk saat ini adalah singlemode step index, multimode step index, dan multimode graded index. Masing-masing jenis fiber optik ini memiliki nilai bending loss yang berbeda tergantung karakteristik bending, indeks bias material, dan ukuran fiber optik tersebut.

Baca juga: Dasar Komunikasi Fiber Optik dan FTTH (Fiber To The Home)

Hole-Assisted Fiber

Hole-assisted fiber (HAF) merupakan hasil inovasi kreatif dalam mendesain bentuk fiber optik, dengan lubang udara disekeliling bagian core. Bentuk ini dipatenkan oleh Nippon Telegraph and Telephone Corporation Jepang pada tahun 2006. Tujuan pembentukan struktur ini adalah untuk meminimalkan optical loss pada fiber optik akibat adanya bending (lekukan), sehingga HAF disebut pula sebagai insensitive fiber. Perbedaan indeks bias yang besar antara udara dan kaca membuat cahaya yang merambat dalam fiber optik tidak mudah keluar dari core. Pada fiber optik konvensional (struktur core dan cladding), optical loss mengalami kenaikan yang drastis jika fiber optik mengalami kelengkungan dengan radius dibawah 20 mm. Dengan struktur HAF ini, tidak akan ada bending loss pada fiber optik bila radius kelengkungan diatas 5 mm.

Gambar 1. Struktur HAF dan grafik bending loss

Karakteristik Hole Assisted Fiber (HAF)

Pada awalnya Nippon memperkenalkan struktur HAF dengan core berindeks bias seragam (step-index), dikelilingi oleh cladding lapisan pertama, dan dikelilingi pula lapisan paling luar atau cladding lapisan kedua. Pada gambar 2, ditunjukkan contoh variasi HAF untuk 4, 6, dan 8 lubang udara, dengan keterangan area 10 adalah core, 11 adalah cladding pertama, dan 12 adalah lubang udara. Lubang udara terdapat pada cladding pertama, Dengan jumlah minimal adalah 4 lubang. Jarak optimal antara pusat inti ke lubang udara (d) adalah 2 hingga 4.5 kali radius inti (r1), sedangkan ukuran lubang udara (r2), adalah sama atau 0.2 kali lebih besar dari ukuran r1. Ukuran core yang disarankan adalah , dengan perbedaan indeks bias relatif antara core dan cladding pertama adalah 0.3 hingga 0.55 %.

Gambar 2. Berbagai variasi bentuk HAF

Gambar 3. Karakteristik HAF

Gambar 3 menunjukkan salah satu karakteristik bending loss sebagai fungsi panjang gelombang dalam HAF singlemode dengan 6 lubang udara. Tampak bahwa bending loss pada HAF tetap nol pada rentang panjang gelombang 1200 – 1600 nm walaupun digulung sebanyak 20 kali dengan bending radius 10 mm. Dengan kondisi yang sama, SMF mengalami peningkatan bending loss hingga 12 dB/m.

Aplikasi dan Prospek

Seperti yang disebutkan sebelumnya, fiber jenis HAF cocok diaplikasikan pada bagian customer premises. Contohnya adalah dalam rumah atau antar lantai gedung, yaitu bagian terakhir dari sistem komunikasi fiber optik (untuk lebih memahami alur komunikasi fiber optik baca Dasar Komunikasi Fiber Optik dan FTTH) Penggunaan dalam ruangan cenderung membutuhkan kabel yang fleksibel untuk mencapai sudut-sudut ruangan dengan lekukan-lekukan kecil. Ilustrasi penggunaan jenis fiber ini ditunjukkan oleh gambar 4. Kabel hole-assisted fiber dapat dibentuk simpul (diikat), ditekuk, digulung, tanpa mengalami kenaikan loss yang berarti. Bahkan, pengguna dapat memperlakukan kabel fiber optik jenis ini seperti halnya kabel listrik yang fleksibel.

Baca juga Teknik Multipleksing Optik: OTDM vs OFDM/OWDM

Gambar 4. Aplikasi hole-assisted fiber untuk komunikasi optik dalam ruangan, serat optik tersebut dapat ditekuk bahkan diikat dibentuk sampul.

Walaupun telah menunjukkan kegunaan dalam komunikasi optik indoor, HAF masih berada dalam tahap penelitian dan belum diproduksi secara massal karena prospek yang masih terbatas. Kendala lain adalah biaya produksi yang lebih mahal dan tidak sebanding dengan pengurangan bahan baku atau material. Strukturnya yang masih belum kompatibel dengan sebagian besar jenis konektor atau struktur fiber yang lain. Hal ini dapat menjadi kendala untuk bisa diterapkan secara luas oleh industri telekomunikasi. Tentunya dalam beberapa tahun kedepan diharapkan ada perkembangan dari penelitian terhadap fungsi, keunggulan, serta produksi Hole-Assited Fiber.

Baca juga: Mengapa Kita Perlu Menguasai Ilmu Optik dan Fotonika?

 

Referensi :

  • European Patent Application. 2006. Hole-Assisted Single Mode Optical Fiber. EP 1 617 243 A1
  • Takai, Hirofumi and Yamauchi, Osamu. 2009. Optical fiber cable and wiring techniques for fiber to the home (FTTH). Optical Fiber Technology 15 (2009). Pp. 380–387.
  • Takenaga, Katsuhiro. 2011. Fiber Fuse Phenomenon in Hole-Assisted Fibers. Fujikura Technical Review.
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Rima Adiati

Rima Adiati

Mahasiswa S2 Teknik Fisika Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) dengan peminatan pada bidang Rekayasa Fotonika (sifat dan aplikasi cahaya).

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *