Sejarah Serat Optic
Penggunaan cahaya sebagai pembawa informasi sebenarnya sudah banyak
digunakan sejak zaman dahulu, baru sekitar tahun 1930-an para ilmuwan
Jerman mengawali eksperimen untuk
mentransmisikan cahaya melalui bahan yang bernama serat optik. Percobaan ini
juga masih tergolong cukup primitif karena hasil yang dicapai tidak bisa
langsung dimanfaatkan, namun harus melalui perkembangan dan penyempurnaan lebih
lanjut lagi. Perkembangan selanjutnya adalah ketika para ilmuawan
Inggris pada tahun 1958 mengusulkan
prototipe serat optik yang sampai sekarang
dipakai yaitu yang terdiri atas gelas inti yang dibungkus oleh gelas lainnya.
Sekitar awal tahun 1960-an perubahan fantastis terjadi di Asia yaitu ketika
para ilmuwan
Jepang berhasil membuat jenis serat optik
yang mampu mentransmisikan gambar.
Di lain pihak para ilmuwan selain mencoba untuk memandu cahaya melewati
gelas (serat optik) namun juga mencoba untuk ”menjinakkan” cahaya. Kerja keras
itupun berhasil ketika sekitar 1959 laser ditemukan. Laser beroperasi pada
daerah frekuensi tampak sekitar 1014 Hertz-15 Hertz atau ratusan ribu kali
frekuensi gelombang mikro.
Pada awalnya peralatan penghasil sinar laser masih serba besar dan merepotkan.
Selain tidak efisien, ia baru dapat berfungsi pada suhu sangat rendah. Laser
juga belum terpancar lurus. Pada kondisi cahaya sangat cerah pun, pancarannya
gampang meliuk-liuk mengikuti kepadatan atmosfer. Waktu itu, sebuah pancaran
laser dalam jarak 1 km, bisa tiba di tujuan akhir pada banyak titik dengan
simpangan jarak hingga hitungan meter.
Sekitar tahun 60-an ditemukan serat optik yang kemurniannya sangat tinggi,
kurang dari 1 bagian dalam sejuta. Dalam bahasa sehari-hari artinya serat yang
sangat bening dan tidak menghantar listrik ini sedemikian murninya, sehingga
konon, seandainya air laut itu semurni serat optik, dengan pencahayaan cukup
mata normal akan dapat menonton lalu-lalangnya penghuni dasar Samudera Pasifik.
Seperti halnya laser, serat optik pun harus melalui tahap-tahap pengembangan
awal. Sebagaimana medium transmisi cahaya, ia sangat tidak efisien. Hingga
tahun 1968 atau berselang dua tahun setelah serat optik pertama kali diramalkan
akan menjadi pemandu cahaya, tingkat atenuasi (kehilangan)-nya masih
20 dB/km. Melalui pengembangan dalam teknologi material, serat optik
mengalami pemurnian, dehidran dan lain-lain. Secara perlahan tetapi pasti
atenuasinya mencapai tingkat di bawah 1 dB/km.
Kronologi Perkembangan Serat Optic
- 1917 Albert Einstein memperkenalkan teori pancaran
terstimulasi dimana jika ada atom dalam tingkatan energi tinggi
- 1954 Charles Townes, James Gordon, dan Herbert
Zeiger dari Universitas Columbia USA, mengembangkan maser yaitu
penguat gelombang mikro dengan pancaran terstimulasi,
dimana molekul dari gasamonia
memperkuat dan menghasilkan gelombang elektromagnetik. Pekerjaan
ini menghabiskan waktu tiga tahun sejak ide Townes pada tahun 1951 untuk
mengambil manfaat dari osilasi frekuensi tinggi molekular untuk membangkitkan
gelombang dengan panjang gelombang pendek pada gelombang radio.
- 1958 Charles Townes dan ahli fisika Arthur
Schawlow mempublikasikan penelitiannya yang menunjukan bahwa maser dapat
dibuat untuk dioperasikan pada daerah infra merah dan spektrum tampak, dan
menjelaskan tentang konsep laser.
- 1960 Laboratorium Riset Bell dan Ali Javan serta koleganya
William Bennett, Jr., dan Donald Herriott menemukan sebuah pengoperasian
secara berkesinambungan dari laser helium-neon.
- 1960 Theodore Maiman, seorang fisikawan dan insinyur
elektro dari Hughes Research Laboratories, menemukan sumber laser dengan
menggunakan sebuah kristal batu rubi sintesis sebagai medium.
- 1961 Peneliti industri Elias Snitzer dan Will Hicks
mendemontrasikan sinar laser yang diarahkan melalui serat gelas yang
tipis(serat optik). Inti serat gelas tersebut cukup kecil yang membuat
cahaya hanya dapat melewati satu bagian saja tetapi banyak ilmuwan
menyatakan bahwa serat tidak cocok untuk komunikasi karena kerugian cahaya
yang terjadi karena melewati jarak yang sangat jauh.
- 1961 Penggunaan laser yang dihasilkan dari batu Rubi untuk
keperluan medis di Charles Campbell of the Institute of Ophthalmology at
Columbia-Presbyterian Medical Center dan Charles Koester of the American
Optical Corporation menggunakan prototipe ruby laser photocoagulator untuk
menghancurkan tumor pada retina pasien.
- 1962 Tiga group riset terkenal yaitu General Electric, IBM, dan MIT’s Lincoln
Laboratory secara simultan mengembangkan gallium arsenide laser yang
mengkonversikan energi listrk secara langsung ke dalam cahaya infra merah
dan perkembangan selanjutnya digunakan untuk pengembangan CD dan DVD
player serta penggunaan pencetak
laser.
- 1963 Ahli fisika Herbert Kroemer mengajukan ide yaitu heterostructures,
kombinasi dari lebih dari satu semikonduktor dalam layer-layer untuk
mengurangi kebutuhan energi untuk laser dan membantu untuk dapat bekerja
lebih efisien. Heterostructures ini nantinya akan digunakan pada telepon seluler dan peralatan elektronik
lainnya.
- 1966 Charles Kao dan George Hockham yang
melakukan penelitian di Standard Telecommunications Laboratories Inggris
mempublikasikan penelitiannya tentang kemampuan serat optik dalam
mentransmisikan sinar laser yang sangat sedikit kerugiannya dengan
menggunakan serat kaca yang sangat murni. Dari penemuan ini, kemudian para
peneliti lebih fokus pada bagaimana cara memurnikan bahan serat kaca
tersebut.
- 1970 Ilmuwan Corning Glass Works yaitu Donald Keck, Peter Schultz,
dan Robert Maurer melaporkan penemuan serat optik yang memenuhi standar
yang telah ditentukan oleh Kao dan Hockham. Gelas yang paling murni yang
dibuat terdiri atas gabungan silika dalam tahap uap dan mampu mengurangi
kerugian cahaya kurang dari 20 decibels per kilometer,
yang selanjutnya pada 1972, tim ini menemukan gelas dengan kerugian cahaya
hanya 4 decibels per kilometer. Dan juga pada tahun 1970, Morton Panish
dan Izuo Hayashi dari Bell Laboratories dengan tim Ioffe Physical
Institute dari Leningrad, mendemontrasikan laser semikonduktor yang dapat
dioperasikan pada temperatur ruang.
Kedua penemuan tersebut merupakan terobosan dalam komersialisasi
penggunaan fiber optik.
- 1973 John MacChesney dan Paul O. Connor pada Bell
Laboratories mengembangkan proses pengendapan uap kimia ke bentuk ultratransparent
glass yang kemudian menghasilkan serat optik yang mempunyai kerugian
sangat kecil dan diproduksi secara massal.
- 1975
Insinyur pada Laser Diode Labs mengembangkan Laser Semikonduktor,
laser komersial pertama yang dapat dioperasikan pada suhu kamar.
- 1977 Perusahaan telepon
memulai penggunaan serat optik yang membawa lalu lintas telepon. GTE membuka jalur antara Long
Beach dan Artesia, California, yang menggunakan transmisi LED. Bell Labs
mendirikan sambungan yang sama pada sistem telepon di Chicago dengan jarak
1,5 mil di bawah tanah yang menghubungkan 2 switching station.
- 1980 Industri serat optik benar-benar sudah berkibar,
sambungan serat optik telah ada di kota kota besar di Amerika, AT&T
mengumumkan akan menginstal jaringan serat optik yang menghubungkan kota
kota antara Boston dan Washington D.C., kemudian dua tahun kemudian MCI mengumumkan
untuk melakukan hal yang sama. Raksasa-raksasa elektronik macam ITT atau
STL mulai memainkan peranan dalam mendalami riset-riset serat optik.
- 1987 David Payne dari Universitas
Southampton memperkenalkan optical amplifiers yang dikotori
(dopped) oleh elemen erbium, yang mampu menaikan sinyal cahaya tanpa harus
mengkonversikan terlebih dahulu ke dalam energi listrik.
- 1988 Kabel Translantic
yang pertama menggunakan serat kaca yang sangat transparan, dan hanya
memerlukan repeater untuk setiap 40 mil.
- 1991 Emmanuel Desurvire dari Bell Laboratories serta David
Payne dan P. J. Mears dari Universitas Southampton mendemontrasikan optical
amplifiers yang terintegrasi dengan kabel serat optik tersebut. Dengan
keuntungannya adalah dapat membawa informasi 100 kali lebih cepat daripada
kabel dengan penguat elektronik (electronic amplifier).
- 1996 TPC-5 merupakan jenis kabel serat optik yang pertama
menggunakan penguat optik. Kabel ini melewati samudera pasifik mulai dari
San Luis Obispo, California, ke Guam, Hawaii, dan
Miyazaki, Jepang,
dan kembali ke Oregon coast dan mampu untuk menangani 320,000 panggilan
telepon.
- 1997 Serat optik menghubungkan seluruh dunia, Link Around
the Globe (FLAG) menjadi jaringan kabel
terpanjang di seluruh dunia yang menyediakan infrastruktur untuk generasi
internet terbaru.
Sistem
Komunikasi Serat Optik (SKSO)
Berdasarkan penggunaannya maka SKSO
dibagi atas beberapa generasi yaitu :
Generasi
pertama (mulai 1975)
Sistem masih sederhana dan menjadi
dasar bagi sistem generasi berikutnya, terdiri dari : alat encoding :
mengubah input (misal suara) menjadi sinyal listrik transmitter : mengubah
sinyal listrik menjadi sinyal gelombang, berupa LED dengan panjang gelombang
0,87 mm. serat silika : sebagai penghantar sinyal gelombang
repeater : sebagai penguat gelombang yang melemah di perjalanan
receiver : mengubah sinyal gelombang menjadi sinyal listrik, berupa
fotodetektor alat decoding : mengubah sinyal listrik menjadi output (misal
suara) Repeater bekerja melalui beberapa tahap, mula-mula ia mengubah sinyal
gelombang yang sudah melemah menjadi sinyal listrik, kemudian diperkuat dan
diubah kembali menjadi sinyal gelombang. Generasi pertama ini pada tahun 1978
dapat mencapai kapasitas transmisi sebesar 10 Gb.km/s.
Generasi
kedua (mulai 1981)
Untuk mengurangi efek dispersi,
ukuran teras serat diperkecil agar menjadi tipe mode tunggal. Indeks bias kulit
dibuat sedekat-dekatnya dengan indeks bias teras. Dengan sendirinya transmitter
juga diganti dengan diode laser, panjang gelombang yang dipancarkannya
1,3 mm. Dengan modifikasi ini generasi kedua mampu mencapai kapasitas
transmisi 100 Gb.km/s, 10 kali lipat lebih besar daripada generasi pertama.
Generasi
ketiga (mulai 1982)
Terjadi penyempurnaan pembuatan
serat silika dan pembuatan chip diode laser berpanjang gelombang 1,55 mm.
Kemurnian bahan silika ditingkatkan sehingga transparansinya dapat dibuat untuk
panjang gelombang sekitar 1,2 mm sampai 1,6 mm. Penyempurnaan ini
meningkatkan kapasitas transmisi menjadi beberapa ratus Gb.km/s.
Generasi
keempat (mulai 1984)
Dimulainya riset dan pengembangan
sistem koheren, modulasinya yang dipakai bukan modulasi intensitas melainkan
modulasi frekuensi, sehingga sinyal yang sudah lemah intensitasnya masih dapat
dideteksi. Maka jarak yang dapat ditempuh, juga kapasitas transmisinya, ikut
membesar. Pada tahun 1984 kapasitasnya sudah dapat menyamai kapasitas sistem
deteksi langsung. Sayang, generasi ini terhambat perkembangannya karena
teknologi peranti sumber dan deteksi modulasi frekuensi masih jauh tertinggal.
Tetapi tidak dapat disangkal bahwa sistem koheren ini punya potensi untuk maju
pesat pada masa-masa yang akan datang.
Generasi
kelima (mulai 1989)
Pada generasi ini dikembangkan suatu
penguat optik yang menggantikan fungsi repeater pada generasi-generasi
sebelumnya. Sebuah penguat optik terdiri dari sebuah diode laser InGaAsP
(panjang gelombang 1,48 mm) dan sejumlah serat optik dengan doping erbium
(Er) di terasnya. Pada saat serat ini disinari diode lasernya, atom-atom erbium
di dalamnya akan tereksitasi dan membuat inversi populasi*, sehingga bila ada
sinyal lemah masuk penguat dan lewat di dalam serat, atom-atom itu akan
serentak mengadakan deeksitasi yang disebut emisi terangsang (stimulated
emission) Einstein. Akibatnya sinyal yang sudah melemah akan diperkuat kembali
oleh emisi ini dan diteruskan keluar penguat. Keunggulan penguat optik ini
terhadap repeater adalah tidak terjadinya gangguan terhadap perjalanan sinyal
gelombang, sinyal gelombang tidak perlu diubah jadi listrik dulu dan seterusnya
seperti yang terjadi pada repeater. Dengan adanya penguat optik ini kapasitas
transmisi melonjak hebat sekali. Pada awal pengembangannya hanya dicapai 400
Gb.km/s, tetapi setahun kemudian kapasitas transmisi sudah menembus harga 50
ribu Gb.km/s.
Generasi
keenam
Pada tahun 1988 Linn F. Mollenauer
memelopori sistem komunikasi soliton. Soliton adalah pulsa gelombang yang
terdiri dari banyak komponen panjang gelombang. Komponen-komponennya memiliki
panjang gelombang yang berbeda hanya sedikit, dan juga bervariasi dalam
intensitasnya. Panjang soliton hanya 10-12 detik dan dapat dibagi menjadi
beberapa komponen yang saling berdekatan, sehingga sinyal-sinyal yang berupa
soliton merupakan informasi yang terdiri dari beberapa saluran sekaligus
(wavelength division multiplexing). Eksperimen menunjukkan bahwa soliton
minimal dapat membawa 5 saluran yang masing-masing membawa informasi dengan
laju 5 Gb/s. Cacah saluran dapat dibuat menjadi dua kali lipat lebih banyak
jika digunakan multiplexing polarisasi, karena setiap saluran memiliki dua
polarisasi yang berbeda. Kapasitas transmisi yang telah diuji mencapai 35 ribu
Gb.km/s.
Cara kerja sistem soliton ini adalah
efek Kerr, yaitu sinar-sinar yang panjang gelombangnya sama akan merambat
dengan laju yang berbeda di dalam suatu bahan jika intensitasnya melebihi suatu
harga batas. Efek ini kemudian digunakan untuk menetralisir efek dispersi,
sehingga soliton tidak akan melebar pada waktu sampai di receiver. Hal ini
sangat menguntungkan karena tingkat kesalahan yang ditimbulkannya amat kecil
bahkan dapat diabaikan. Tampak bahwa penggabungan ciri beberapa generasi
teknologi serat optik akan mampu menghasilkan suatu sistem komunikasi yang
mendekati ideal, yaitu yang memiliki kapasitas transmisi yang sebesar-besarnya
dengan tingkat kesalahan yang sekecil-kecilnya yang jelas, dunia komunikasi
abad 21 mendatang tidak dapat dihindari lagi akan dirajai oleh teknologi serat
optik.
5. Tahap akhir untuk konfigurasi network setting TP-Link Access Point.
