Sejarah Serat Optik (Fiber Optic)
Serat optik
Serat optik adalah
merupakan saluran transmisi atau sejenis kabel yang terbuat dari kaca atau plastik 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. Kabel ini berdiameter lebih kurang 120 mikrometer. Cahaya
yang ada di dalam serat
optik tidak keluar karena indeks bias dari kaca lebih besar daripada indeks
bias dari udara, karena laser mempunyai spektrum yang sangat sempit. Kecepatan
transmisi serat optik sangat tinggi sehingga sangat bagus digunakan sebagai
saluran komunikasi.
Perkembangan
teknologi serat optik saat ini, telah dapat menghasilkan pelemahan
(attenuation) kurang dari 20 decibels (dB)/km. Dengan lebar jalur (bandwidth)
yang besar sehingga kemampuan dalam mentransmisikan data menjadi lebih banyak
dan cepat dibandingan dengan penggunaan kabel konvensional. Dengan demikian
serat optik sangat cocok digunakan terutama dalam aplikasi sistem telekomunikasi.
Pada prinsipnya serat optik memantulkan dan membiaskan sejumlah cahaya yang
merambat didalamnya.
Efisiensi dari serat optik ditentukan oleh
kemurnian dari bahan penyusun gelas/kaca. Semakin murni bahan gelas, semakin
sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
Sejarah
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 tapi pasti atenuasinya mencapai tingkat
di bawah 1 dB/km.
Kronologi Perkembangan Serat Optik
- 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 osilasifrekuensi 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 rugi rugi 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 rugi-ruginya 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 rugi-rugi cahaya kurang dari 20 decibels per kilometer, yang selanjutnya pada 1972, tim ini menemukan gelas dengan rugi-rugi 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 rugi-rugi sangat kecil dan diproduksi secara masal.
Proses pengendapan
uap kimia untuk memodifikasi serat optik
§ 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 system 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
kemudianMCI 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 dari pada 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.
Komentar
Posting Komentar