Fiber

Fiber Optic
Bagian – Bagian Fiber Optik
Fiber optik terdiri dari serat optik dan bagian pembungkus.
Serat optik terdiri dari 2 bagian, yaitu cladding dan core. Cladding adalah selubung dari
core. Cladding mempunyai indek bias lebih rendah dari pada core akan memantulkan kembali
cahaya yang mengarah keluar dari core kembali kedalam core lagi. Efisiensi dari serat optik
ditentukan oleh kemurnian dari bahan penyusun gelas. Semakin murni bahan gelas, semakin
sedikit cahaya yang diserap oleh serat optik.
1. Core
adalah kaca tipis yang merupakan bagian inti dari fiber optik yang dimana pengiriman sinar
dilakukan.
2. Cladding
adalah materi yang mengelilingi inti yang berfungsi memantulkan sinar kembali ke dalam
inti(core).
3. Buffer Coating
adalah plastic pelapis yang melindungi fiber dari kerusakan. Sedangkan dalam penngunaannya
serat optik akan dilapisi oleh material lainnya yang berguna untuk melapisi serat fiber. Dimana
bagian-bagian yang ditambahkan adalah :
1. Strength material
Adalah material yang digunakan untuk melapisi buffer dan melindungi serat optik agar tidak
terjadi masalah sterching pada saat pemulsaan sinyal elektronik
2. Jacket
Adalah bagian yang melindungi serat optik dan material dari lingkunga luar seperti air,
cahaya, dan unsur-unsur lainnya serta gaya abrasi yang dapat membahayakan fiber optik.
Karakteristik Serat Optik
Kabel optic memiliki karakteristik yang berbeda dengan kabel lainnya. Karkteristik tersebut
adalah :

a) Ukuran kecil
Diameter luar serat optik berkisar antara 100-250 µm. Diameter maksimum setelah
dilapisi/dibungkus dengan plastick/nilon sebagai jaket menjadi ± 1 mm. Ukuran ini masih sangat
kecil dibandingkan dengan konduktor kabel coaxial (1- 10 mm).
b) Ringan
Dibandingkan dengan kabel transmisi biasa (Spesifigravity 9.8) maka specifigravity
bahan silica sebagai serat optik yaitu 2.2, sehingga beratnya menjadi 1/2 – 1/3 berat kabel
transmisi biasa.
c) Lentur
Pada umumnya serat optik tidak akan patah bila dilengkungkan dengan radius 5mm. Oleh
karenanya kabel serat optik mempunyai kelenturan yang sama dengan kabel transmisi biasa,
sehingga teknis pemasangannya tidak jauh berbeda dengan teknik pemasangan kabel biasa.
d) Tidak berkarat
Bahan silica sebagai bahan dasar serat optik mempunyai sifat kimia yang sangat stabil
oleh karenanya tidak mungkin berkarat.
e) Rugi-rugi rendah
Serat optik dengan bahan silica mempunyai rugi-rugi transmisi rendah, besarnya berkisar
2-8 dB/km dengan panjang gelombang 830 nm. Dibandingkan dengan kabel coaksial yang
mempunyai rugi-rugi transmisi sebesar 19 dB/km pada frekuensi 60 Mhz.
f) Kapasitas tinggi
Kapasitas dalam menyalurkan informasi per cross section area sangat besar disamping
mempunyai bandwidth yang lebar (Broadband). Sebagai contoh : Kapasitas penyaluran per cross
section area 100 x dibandngkan dengan multi pair cable dan 10 x dibandingkan dengan coaxial
cable.
g) Bebas induksi
Serat optik menggunakan bahan dasar silica yang pada dasarnya merupakan bahan
dielektrik yang sangat baik dan kebal terhadap induksi elektromagnet dan juga terhadap
kilat/petir.
h) Cross Talk rendah
Kemungkinan terjadinya kebocoran sinar antar serat optik sangat kecil, demikian pula
kebocoran akibat masuknya sinar dari luar kemudian ikut merambat dalam serat optik.

i) Tahan temperatur tinggi
Bahan silica mempuyai titik leleh ± 1900º C dan ini sangat jauh diatas titik leleh capper
dan plastik. Sangat ideal bila dipergunakakn sebagai sarana komunikasi pada daerah yang rawan
terhadap tenperatur tinggi.
j) Tidak menimbulkan bunga api
Pada titik sambung tidak mungkin terjadi bunga api (discharge), oleh karenanya sangat
ideal bila digunakan pada tempat-tempat yang peka terhadap ledakan/kebakaran.
k) Tidak dapat dicabangkan
Serat optik mempunyai ukuran sangat kecil/sangat tipis. Oleh karenanya sangat sulit bahkan
tidak mungkin untuk dicabangkan. Bila harus dicabangkan maka harus dilakukan perubahan
terlebih dahulu dari sinyal optik ke sinyal elektrik.
l) Tidak menggunakan bahan tembaga
Serat optik menggunakan bahan silica yang tidak mengandung unsur logam bahkan serat
optik yang menggunakan Multicomponent Glass, unsur campuran logam (copper) sangat kecil.
Tembaga hanya digunakan sebagai pelapis pelidung pada kabel fiber optik untuk komunikasi
kabel laut dan sebagai lewatnya arus DC untuk mencatu tegangan pada repeater-repeater di
bawah laut.
Meskipun rapuh, namun masih mempunyai daya peregangan kurang lebih sebesar 5%
untuk menghindarkan kerusakan serat optik pada waktu pemasangan/penarikan, maka pada
waktu disusun menjadi kabel optik diberi penguat
Jenis – Jenis Fiber Optik
Berdasarkan mode yang dirambat :
1. Single-mode fibers
Mempunyai inti yang kecil (berdiameter 0.00035 inch atau 9 micron) dan berfungsi
mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 1300-1550 nanometer). Singlemode
Step Index mempunyai karakteristik sebagai berikut :



Serat optik Singlemode Step Index memiliki diameter core yang sangat kecil
dibandingkan ukuran claddingnya
Ukuran diameter core antara 2 µm – 10µm



Cahaya hanya merambat dalam satu mode saja yaitu sejajar dengan sumbu serat optik.





Memiliki redaman yang sangat kecil



Memiliki bandwidth yang lebar



Digunakan untuk transmisi data dengan bit rate tinggi



Dapat digunakan untuk transmisi jarak dekat, menengah dan jauh

2. Multi-mode fibers
Mempunyai inti yang lebih besar(berdiameter 0.0025 inch atau 62.5 micron) dan berfungsi
mengirimkan sinar laser inframerah (panjang gelombang 850-1300 nanometer). Multimode Step
Index mempunyai karakteristik sebagai berikut :



Indeks bias core konstan.
Ukuran core besar (50mm) dan dilapisi cladding yang sangat tipis.



Penyambungan kabel lebih mudah karena memiliki core yang besar



Sering terjadi dispersi.



Hanya digunakan untuk jarak pendek dan transmisi data bit rate rendah

Berdasarkan indeks bias core :


Step indeks

pada serat optik step indeks, core memiliki indeks bias yang homogen.


Graded indeks

indeks bias core semakin mendekat ke arah cladding semakin kecil. Jadi pada graded indeks,
pusat core memiliki nilai indeks bias yang paling besar. Serat graded indeks memungkinkan
untuk membawa bandwidth yang lebih besar, karena pelebaran pulsa yang terjadi dapat
diminimal
Cara Kerja Fiber Optik
Berlainan dengan telekomunikasi yang mempergunakan gelombang elektromagnet maka
pada serat optik gelombang cahayalah yang bertugas membawa sinyal informasi. Pertama-tama
microphone merubah sinyal suara menjadi sinyal listrik. Kemudian sinyal listrik ini dibawa oleh
gelombang pembawa cahaya melalui serat optik dari pengirim (transmitter) menuju alat
penerima (receiver) yang terletak pada ujung lainnya dari serat. Modulasi gelombang cahaya ini
dapat dilakukan dengan merubah sinyal listrik termodulasi menjadi gelombang cahaya pada
transmitter dan kemudian merubahnya kembali menjadi sinyal listrik pada receiver. Pada
receiver sinyal listrik dapat dirubah kembali menjadi gelombang suara.

Tugas untuk merubah sinyal listrik ke gelombang cahaya atau kebalikannya dapat
dilakukan oleh komponen elektronik yang dikenal dengan nama komponen optoelectronic pada
setiap ujung serat optik. Dalam perjalanannya dari transmitter menuju ke receiver akan terjadi
redaman cahaya di sepanjang kabel serat optik dan konektor-konektornya (sambungan). Karena
itu bila jarak ini terlalu jauh akan diperlukan sebuah atau beberapa repeater yang bertugas untuk
memperkuat gelombang cahaya yang telah mengalami redaman.
Proses Pembuatan Fiber Optic
Bahan
Kaca serat optik yang hampir selalu dibuat dari silika, namun beberapa bahan lainnya, seperti
fluorozirconate, fluoroaluminate, dan chalcogenide kacamata, lagi digunakan untuk aplikasi-riak
gelombang inframerah. Seperti kacamata lainnya, kacamata ini memiliki refractive index sekitar
1.5. Biasanya perbedaan antara inti dan cladding adalah kurang dari satu persen.
Serat optik plastik (POF) yang umumnya langkah-indeks multi-mode serat inti dengan diameter
0,5 millimeters atau lebih besar. POF biasanya lebih tinggi attenuation co-efficients dari serat
kaca, 1 dB / m atau lebih tinggi, dan ini attenuation tinggi membatasi berbagai POF berbasis
sistem.
Pembuatan
Fiber/serat optic dibuat dari gelas optik yang sangat murni yang mengandung sangat sedikit
sekali pengotor (impurities).Langkah-langkah pembuatannya adalah :
1. Membuat Preform Blank

Gelas untuk preform ini dibuat dengan suatu proses yang disebut dengan Modified Chemical
Vapor Deposition (MCVD). Berikut gambar skematis prosesnya :
Pada proses ini, gas oksigen disuntikkan dalam bentuk gelembung-gelembung ke larutan
silikon klorida (SiCl4), germanium klorida (GeCl4) dan atau larutan kimia lainnya. Campuran ini
harus bersifat presisi dalam sifat fisik maupun optiknya, meliputi : indeks refraksi, koefisien
pemuaian, titik lelehnya dan sebagainya. Uap gas tersebut lalu diarahkan ke dalam tabung silika
atau kuarsa sintetik pada mesin lathe khusus. Saat lathe bekerja, obor akan digerakkan ke atas
dan bawah disisi luar tabung. Panas yang tinggi dari obor tersebut akan menyebabkan :



Silikon dan germanium bereaksi dengan oksigen, membentuk silikon dioksida (SiO 2) dan
germanium dioksida (GeO2).
Silikon dioksida dan germanium dioksida yang berada di dalam tabung akan menumpuk
dan melebur membentuk gelas.

Lathe akan berputar terus menerus untuk membuat coating yang rata dan konsisten pada
blank. Kemurnian dari blank dijaga dengan menggunakan plastik tahan korosi pada sistem
pengaliran gas-nya (blok katup, pipa, segel) dan mengontrol ketat aliran dan komposisi dari

campuran. Proses pembuatan preform blank ini berjalan otomatis dan membutuhkan waktu
beberapa jam. Setelah preform blank dingin, pengujian kualitas (indeks refraksi) harus
dilakukan.
1. Menarik fiber dari preform
Setelah preform blank selesai diuji, preform blank lalu dimasukkan ke fiber drawing tower.
Blank dimasukkan ke dapur grafit (3.542 – 3.992 oF) dan pada ujungnya meleleh hingga
gumpalan lelehan jatuh akibat gravitasi. Saat jatuh, gumpalan tersebut akan mendingin dan
membentuk benang. Operator lalu memasang untaian tersebut melalui suatu seri coating cup dan
UV Curing Oven ke kumparan yang ditarik. Mekanisme tractor secara perlahan akan menarik
serat dari preform blank yang dipanaskan dan secara presisi dikendalikan menggunakan laser
micrometer untuk menentukan diameter serat dan memberikan informasi kembali pada
mekanisme tractor tadi. Serat tersebut ditarik dari blank dengan kecepatan 10 – 20 m/s dan
dijadikan kumparan yang dapat menampung hingga 2.2 km serat optik tersebut.
1. Menguji Produk Serat Optik
Pengujian untuk produk akhir serat optik mencakup :



Tensile Strength à minimum 100.000 lb/in2.
Profil indeks refraktif à menunjukkan numerical aperturedan juga cacat optiknya.



Geometri serat à memastikan diameter inti, dimensi cladding, diameter coating sama.



Attenuation(pelemahan)à menentukan tingkat degradasi panjang gelombang beragam
sinyal cahaya setelah jarak tertentu.



Kapasitas informasi yang dibawa (bandwidth) à jumlah sinyal yang dapat dibawa pada
suatu saat.



Dispersi kromatik à sebaran beragam panjang gelombang cahaya melalui inti (sangat
penting untuk bandwidth).



Temperatur kerja atau jangkauan kelembaban.



Pengaruh temperatur terhadap pelemahan.



Kemampuan untuk mengalirkan cahaya dibawah air à penting untuk kabel dibawah air.

Saat serat telah melewati pengujian tersebut, serat-serat ini dijual ke perusahaan telepon,
perusahaan kabel dan penyedia jaringan. Banyak perusahaan yang saat ini sedang mengganti
sistem lama mereka yang berdasarkan pada kawat tembaga dengan sistem serat optik untuk
meningkatkan kecepatan, kapasitas dan kejernihannya.
Aplikasi Fiber Optic

Fiber-optic komunikasi
Serat optik dapat digunakan sebagai media telekomunikasi dan jaringan karena fleksibel
dan dapat digabungkan sebagai kabel. Hal ini berguna terutama untuk komunikasi jarak jauh,
karena cahaya propagates melalui serat dengan sedikit attenuation dibandingkan dengan kabel
listrik. Hal ini memungkinkan panjang jarak yang akan spanned dengan beberapa repeaters.
Selain itu, per-saluran lampu sinyal propagating dalam serat dapat di modulated harga tinggi
sebagai sebagai 111 gigabits per detik, walaupun 10 atau 40 Gb / s biasa digunakan dalam
sistem. Setiap serat dapat membawa banyak jalur independen, masing-masing yang berbeda
dengan panjang gelombang cahaya (panjang gelombang-division multiplexing (wdm)). Jaring
menilai data (data rate tanpa overhead byte) per serat adalah per-saluran data menilai dikurangi
oleh FEC overhead, dikalikan dengan jumlah saluran (biasanya sampai delapan puluh dalam
komersial padat wdm sistem pada 2008.
Lebih dari jarak pendek, seperti jaringan dalam sebuah bangunan, serat menghemat ruang
di kabel ducts karena satu serat dapat membawa lebih banyak data dari satu kabel listrik. Fiber
juga kekebalan untuk gangguan listrik, tidak ada pembicaraan antara lintas sinyal yang berbeda
dan tidak ada kabel pickup lingkungan kebisingan. Berlapis baja non-serat tersebut tidak
melakukan kabel listrik, yang membuat serat solusi yang baik untuk melindungi peralatan
komunikasi di tegangan tinggi lingkungan seperti daya generasi fasilitas komunikasi atau logam
struktur rawan kilat pemogokan. Mereka juga dapat digunakan dalam lingkungan dimana peletus
uap yang hadir, tanpa bahaya pengapian. Suara dr sambungan telepon lebih sulit dibandingkan
dengan sambungan listrik, dan ada konsentris dual core serat yang akan berkata kepada tapbukti.
Walaupun serat dapat dibuat transparan dari plastik, gelas, atau kombinasi dari kedua,
serat yang digunakan dalam jarak jauh aplikasi telekomunikasi selalu kaca, karena semakin
rendah attenuation optik. Kedua multi-mode dan single-mode serat digunakan dalam
komunikasi, dengan multi-mode serat umumnya digunakan untuk jarak pendek, hingga 550 m
(600 yards), dan single-mode serat lagi digunakan untuk jarak link. Karena dari tighter tolerances
diperlukan untuk beberapa cahaya dalam dan di antara satu-mode serat (inti diameter sekitar 10
micrometers), satu-mode transmitters, receivers, amplifiers dan komponen lainnya yang
umumnya lebih mahal daripada multi-mode komponen.

Metalurgi
Metalurgi adalah ilmu, seni, dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan
perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi:



pengolahan mineral (mineral dressing)
ekstraksi logam dari konsentrat mineral (metalurgi ekstraksi)



proses produksi logam (metalurgi mekanik)



perekayasaan sifat fisik logam (metalurgi fisik)

Sejarah
Sejarah ilmu metalurgi diawali dengan teknologi pengolahan hasil pertambangan. Logam
yang paling dini digunakan oleh manusia tampaknya adalah emas, yang bisa ditemukan secara
bebas. Sejumlah kecil emas telah ditemukan telah digunakan di gua-gua di Spanyol pada masa
Paleolitikum, sekitar 40.000 SM. Perak, tembaga, timah dan besi meteor juga dapat ditemukan
bebas, dan memungkinkan pengerjaan logam dalam jumlah terbatas. Senjata Mesir yang dibuat
dari besi meteor pada sekitar 3000 SM sangat dihargai sebagai "belati dari langit". Dengan
pengetahuan untuk mendapatkan tembaga dan timah dengan memanaskan bebatuan, serta
mengkombinasikan tembaga dan timah untuk mendapatkan logam paduan yang dinamakan
sebagai perunggu, teknologi metalurgi dimulai sekitar tahun 3500 SM pada masa Zaman
Perunggu.
Ekstraksi besi dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih sulit. Proses ini
tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit pada sekitar 1200 SM, pada awal Zaman
Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah faktor kunci dalam keberhasilan orang-orang
Filistin.
Perkembangan historis metalurgi besi dapat ditemukan dalam berbagai budaya dan
peradaban lampau. Ini mencakup kerajaan dan imperium kuno dan abad pertengahan di Timur
Tengah dan Timur Dekat, Mesir kuno, dan Anatolia (Turki sekarang), Kartago, Yunani, Romawi
kuno, Eropa abad pertengahan, Cina kuno dan pertengahan, India kuno dan pertengahan, Jepang
kuno dan pertengahan, dan sebagainya. Banyak penerapan, praktik dan perkakas metalurgi
mungkin sudah digunakan di Cina kuno sebelum orang-orang Eropa menguasainya (seperti
tanur, besi cor, baja, dan lain-lain).
Berdasar kedekatan antara metalurgi dengan pertambangan inilah maka pada awalnya
pendidikan metalurgi lahir dari sekolah-sekolah pertambangan seperti pendidikan metalurgi di
Colorado School of Mines.

Ekstraksi
Metalurgi ekstraksi adalah praktik menghapus logam berharga dari sebuah biji dan
pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni. Dalam rangka untuk mengubah
logam oksida, atau sulfida untuk sebuah logam murni, bijih besi harus dikurangi secara fisik,
kimiawi atau elektrolisasi. Ahli metalurgi ekstraksi akan tertarik dalam tiga aliran utama yakni
pemakanan, berkonsentrasi (oksida logam berharga/sulfida) dan punca (limbah). Setelah
pertambangan dari potongan besar akan diperoleh bijih melalui pelumatan dengan melalui
penghancuran dan penggilingan untuk mendapatkan partikel-partikel yang cukup kecil di mana
masing-masing partikel terdiri dari bahan berharga atau limbah. Partikel terkonsentrasi yang
berharga dalam bentuk yang mendukung memungkinkan pemisahan logam yang dikehendaki
dari kandungan limbah yang tidak dikehendaki.

Pertambangan mungkin tidak diperlukan bila terdapat tubuh bijih dan lingkungan fisik
yang kondusif untuk pencucian. Larut pencucian bijih mineral dalam tubuh dan menghasilkan
solusi yang kaya. Solusi dikumpulkan dan diproses untuk mengekstrak logam berharga. Badan
bijih umumnya mengandung lebih dari satu logam berharga. Punca dari proses sebelumnya dapat
digunakan kembali sebagai bahan dalam proses lain untuk mengambil produk sekunder dari bijih
asli. Selain itu, suatu zat terkonsentrasi mungkin berisi lebih dari satu logam berharga. Yang
berkonsentrasi kemudian akan diproses untuk memisahkan logam berharga dalam konstituen
individu.

Pendidikan metalurgi
Pada saat ini pendidikan metalurgi sudah sedemkian luas sehingga beberapa perguruan tinggi
mengkhususkan penekanan pada cabang-cabang ilmu metalurgi.




Cabang pengolahan mineral dan metalurgi ekstraksi biasanya sangat ditekankan pada pendidikan
metalurgi di jurusan Teknik Pertambangan.
Cabang metalurgi mekanik biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di jurusan
Teknik Mesin dan Teknik Industri.
Cabang metalurgi fisik biasanya diajarkan secara merata di berbagai perguruan tinggi sebagai
fundamen dari ilmu logam.

Perkembangan persoalan ilmiah dan teknis saat ini yang memerlukan pemecahan
multidisiplin mengharuskan adanya pertemuan antara berbagai disiplin ilmu yang berbeda.
Dalam hal ini seorang metalurgis (ilmuwan dan pekerja metalurgi) berada di tengah-tengah
pertemuan ilmu-ilmu tersebut. Metalurgi beririsan dengan beberapa aspek ilmu kimia, teknik
kimia, fisika, teknik fisika, teknik mesin, pertambangan, lingkungan, dll.

Pengolahan mineral
Pengolahan mineral (mineral dressing) adalah pengolahan mineral secara fisik. Tujuan dari
pengolahan mineral adalah meningkatkan kadar logam berharga dengan cara membuang bagianbagian dari bijih yang tidak diinginkan. Secara umum, setelah proses mineral dressing akan
dihasilkan tiga kategori produk.
1. Konsentrat, dimana logam-logam berharga terkumpul dan dengan demikian kadarnya menjadi
tinggi.
2. Tailing, dimana bahan-bahan tidak berharga (bahan ikutan, gangue mineral) terkumpul.
3. Middling, yang merupakan bahan pertengahan antara konsentrat dan tailing.

Teknik pengolahan mineral bermacam-macam. Pengaplikasiannya sangat tergantung pada
jenis bijih atau mineral yang akan ditingkatkan konsentrasinya. Pemilihan teknik didasarkan
pada perbedaan sifat-sifat fisik dari mineral-mineral yang ada dalam bijih tersebut. Teknik-teknik
yang digunakan dalam proses pengolahan mineral di antaranya adalah:

Konsentrasi gravitasi
Teknik ini memanfaatkan perbedaan berat jenis antara mineral-mineral. Mineral-mineral
dipisahkan dengan peralatan yang berprinsip pada pemisahan berat jenis seperti jigging, rake
classifier, spiral classifier, vibrating table, dll.

Flotasi
Teknik ini memanfaatkan perbedaan sifat permukaan mineral-mineral. Dengan
menambahkan reagen kimia yang bisa membuat permukaan salah satu mineral menjadi hidrofil
sementara bagian reagen itu sendiri memiliki sifat hidrofob, maka mineral bersangkutan dapat
diangkat oleh gelembung yang ditiupkan ke permukaan untuk dipisahkan. Biasnya mineralmineral sulfida dipisahkan dengan cara ini.

Magnetic Separation
Cara ini memanfaatkan sifat magnet dari mineral-mineral. Mineral yang bersifat
feromagnetik dipisahkan dari mineral yang bersifat diamagnetik.
Dan teknik-teknik lainnya, seperti electric separator, dll.

Metalurgi ekstraksi
Pada bagian pengolahan mineral, konsentrat yang mengandung logam berharga
dipisahkan dari pengotor (gangue mineral) yang menyertainya. Sedangkan ilmu metalurgi
ekstraksi adalah untuk memisahkan logam berharga dalam konsentrat dari material lain.

Metalurgi fisik
Metalurgi fisik adalah pengetahuan-pengetahuan mengenai fisika dari logam-logam dan
paduan-paduan umpamanya tentang sifat-sifat mekanik, sifat-sifat teknologi serta pengubahanpengubahan sifat-sifat tersebut yang umumnya menyangkut segi-segi pengembangan atau
development, pada penggunaan dan pengolahan atau teknologi logam-logam dan paduanpaduan.