Cara Serat Optik Membawa Data dengan Cahaya

Kabel serat optik membawa data sebagai denyutan cahaya, bukan sinyal listrik pada tembaga. Laser atau LED menyalakan dan mematikan cahaya (atau memodulasinya) untuk merepresentasikan angka satu dan nol dalam data digital, lalu detektor di ujung lainnya membaca kembali kedipan tersebut menjadi data. Karena cahaya merambat melalui kaca dengan kehilangan yang sangat kecil, serat optik mampu mencapai kecepatan dan jarak yang jauh lebih besar daripada tembaga.

Satu untaian serat memiliki struktur berlapis:

• Inti — bagian tengah kaca yang sangat tipis dan membawa cahaya.
• Selubung — kaca di sekeliling inti yang memantulkan cahaya kembali ke dalam.
• Penyangga dan selubung luar — lapisan pelindung di bagian luar.

Inti dan selubung terbuat dari kaca dengan sifat yang sedikit berbeda. Perbedaan inilah yang membuat cahaya terus memantul sepanjang inti.

Serat optik bekerja berkat pemantulan internal total. Kaca inti membelokkan cahaya lebih besar daripada kaca selubung. Jadi, ketika cahaya mengenai batas pada sudut yang landai, cahaya dipantulkan sepenuhnya kembali ke inti, bukan keluar. Denyutan cahaya memantul sepanjang serat, bahkan saat mengikuti lengkungan yang landai. Perangkap cahaya inilah inti dari cara serat optik mengirimkan data hingga berkilo-kilometer tanpa kehilangan sinyal.

Cahaya kehilangan energi jauh lebih lambat di dalam kaca daripada sinyal listrik di dalam tembaga. Artinya, serat optik mendukung bandwidth lebih tinggi dan menjangkau jarak yang lebih jauh — berkilo-kilometer, bukan batas 100 meter pada tembaga — sebelum memerlukan penguatan. Serat optik juga membawa laju data yang sangat besar karena cahaya dapat dikedipkan dengan sangat cepat. Sifat-sifat ini menjadikan serat optik tulang punggung internet dan pusat data.

Keunggulan besar serat optik adalah kebal terhadap gangguan elektromagnetik. Karena membawa cahaya, bukan listrik, motor di dekatnya, saluran listrik, dan derau radio tidak dapat merusak sinyal. Hal ini menjadikan serat optik ideal di lokasi industri yang banyak gangguan listrik dan untuk jalur antargedung, tempat petir atau perbedaan potensial tanah dapat merusak tembaga. Serat optik juga tidak memancarkan sinyal, sehingga lebih sulit disadap.

Perangkat berkomunikasi menggunakan Ethernet listrik, sehingga sambungan serat optik memerlukan pemancar-penerima — modul yang mengubah sinyal listrik menjadi cahaya untuk pengiriman, lalu mengubahnya kembali menjadi sinyal listrik saat penerimaan. Pemancar-penerima yang umum dan dapat dipasang disebut SFP (Small Form-factor Pluggable) dan SFP+ untuk kecepatan yang lebih tinggi. Komponen ini dipasang pada porta switch dan memungkinkan Anda memilih jenis serta jarak serat optik yang tepat untuk setiap sambungan.

Serat optik sangat mumpuni, tetapi bukan tanpa kekurangan:

• Keunggulan — kecepatan tinggi, jarak jauh, kebal terhadap EMI, aman.
• Kekurangan — kabel dan pemancar-penerima lebih mahal, kaca rapuh, lebih sulit disambung dan dipasangi konektor.

Inti kaca dapat retak jika ditekuk terlalu tajam, dan penyambungan serat memerlukan alat yang presisi. Karena itu, keterampilan pemasangan lebih penting daripada pada tembaga.

Serat optik harus ditangani dengan hati-hati. Jangan pernah menekuknya melebihi radius tekuk minimum karena cahaya dapat bocor dan kaca dapat pecah. Jaga agar ujung konektor tetap bersih — bahkan setitik debu dapat menghalangi cukup banyak cahaya hingga mengganggu sambungan. Jangan pernah melihat langsung ke dalam serat optik atau pemancar-penerima yang sedang aktif karena cahaya laser inframerah tidak terlihat, tetapi dapat mencederai mata Anda. Hal-hal keselamatan ini dapat muncul dalam ujian.

Serat optik menjadi pilihan utama di tempat kecepatan dan jarak paling penting:

• Tulang punggung internet yang membentang melintasi kota dan lautan.
• Inti pusat data yang menghubungkan switch berkecepatan tinggi.
• Jalur antargedung di suatu kampus.
• Serat optik ke rumah untuk pita lebar berkecepatan tinggi.

Di komputer pengguna, tembaga masih sering unggul dari segi biaya, tetapi serat optik membawa lalu lintas besar di balik layar.

Karena satu untaian serat biasanya membawa cahaya ke satu arah, sambungan sering menggunakan dua untaian — satu untuk mengirim dan satu untuk menerima — untuk komunikasi dupleks penuh. Inilah sebabnya kabel penyambung serat optik sering hadir sebagai pasangan yang dijepit menjadi satu. Beberapa sistem satu-untaian yang lebih canggih mengirim dan menerima pada panjang gelombang cahaya yang berbeda melalui satu serat, tetapi kasus umumnya adalah satu serat pengirim dan satu serat penerima.

Bayangkan sebuah terowongan panjang yang dindingnya dilapisi cermin, lalu seseorang mengedipkan senter dalam kode Morse melewatinya. Dinding memantulkan cahaya sehingga cahaya menempuh jarak jauh tanpa meredup, dan pesan tiba dengan utuh di ujung lainnya. Serat optik adalah terowongan dari kaca tersebut, sedangkan kedipan cahaya adalah data Anda. Tidak ada listrik yang merambat melalui terowongan itu, sehingga derau listrik dari luar tidak dapat mengganggu pesan.

Uji pemahaman Anda tentang cara kerja serat optik.

Anda telah mempelajari bahwa serat optik membawa data sebagai denyutan cahaya melalui inti kaca yang dikelilingi selubung, dengan menggunakan pemantulan internal total untuk memerangkap cahaya. Hal ini memberikan bandwidth tinggi, jarak jauh, dan kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik. Pemancar-penerima seperti modul SFP mengubah sinyal listrik menjadi sinyal cahaya dan sebaliknya. Serat optik lebih mahal dan rapuh, sehingga memerlukan konektor yang bersih serta perhatian terhadap radius tekuk dan keselamatan mata. Serat optik mendukung tulang punggung internet, pusat data, dan sambungan kampus.