FIBER OPTIK

OBJEKTIFObjektif Am :

Memahami sistem gentian optik dari sudut rajah blok dan jenis-jenis mod yang lazimnya digunakan.

Objektif Khusus :

Melukis serta melabelkan rajah blok bagi sistem gentian optik. Menerangkan fungsi setiap blok dalam gentian optik. Mengenalpasti jenis-jenis mod gentain optik. Melakar dan membezakan kriteria bagi mod Indeks Langkah

Pelbagai-Mod, Indeks Gred Pelbagai-Mod dan Mod Tunggal. Membandingkan persamaan dan perbezaan antara jenis-jenis

mod gentian optik. Menyatakan jenis-jenis penyambungan dan penggandingan.

5.0 Sejarah dan Pengenalan Gentian Optik

Sebelum kita mempelajari tentang gentian optik, mari kitamelihat sejarah gentian optik. Pada 1870 John Tyndall, seorangahli falsafah peribumi yang tinggal di England telah punmembuktikan Sistem Cahaya yang pertama kepada ‘RoyalSociety Experiment’. Ujikajinya telah menggunakan air sebagaisuatu medium dan membuktikan sinaran cahaya dalam airadalah melengkung.

Semasa awal 1950s, seorang penyelidik menggunakan kajianrod kaca boleh dilentur untuk memeriksa organ-organ di dalamtubuh manusia. Pada tahun 1958, Charles Townes dan ArthurSchawlow dari ‘Bell Laboratories’ telah membuat teoripenggunaan ‘Laser’ sebagai keamatan punca cahaya. Pada1960, Theodore Maiman dari ‘Hughes Research Laboratory’telah membuat eksperimen yang pertama tentang laser. Pada1962, semikonduktor laser yang pertama wujud sebagai tunaspermulaan.

Pada tahun 1973, ‘Airbone Light Optical Fiber Technology’(ALOFT) telah melaksanakan program penggantian 302 kabelyang beratnya 40 kg dengan gentian fiber yang beratnya hanya1.7kg. Di akhir 1970 dan awal 1980, hampir kesemua syarikattelekomunikasi telah menggunakan sistem gentian optik yangmempunyai kecekapan yang lebih tinggi.

Untuk pengetahuan anda, era pembangunan gentian optiktelahpun bermula pada awal 60-an dan menjadi semakin pesatkini. Kini, gentian optik digunakan sebagai mediumpenghantaran isyarat dalam bentuk gelombang cahaya melaluigentian kaca atau plastik. Gelombang cahaya yang bergerakdalam gentian optik mematuhi Prinsip Hukum Snell’s iaitupada kelajuan cahaya iaitu 3 x 108 m/s.

Di Malaysia, Syarikat Telekom Malaysia Berhad (STMB) telahmenggunakan gentian optik sebagai litar sambungan jarak jauhdan juga sebagai sistem penghantaran data. Ini kerana, gentianoptik mempunyai kehilangan kuasa yang kurang, kos yangmurah dan senang diselenggarakan.

Terdapat 3 elemen utama dalam sistem komunikasi gentianoptik iaitu sumber cahaya (Pemancar), gentian optik danpengesan cahaya (Penerima). Rajah 5.1 dibawah menunjukkanelemen asas bagi sistem gentian optik.

Dalam pemancar gentian optik, punca-punca cahaya bolehdihasilkan melalui LED (Light Emitting Diode) atau ILD (InjectionLaser Diode). Manakala, di bahagian penerima, pengesancahaya digunakan untuk mengesan cahaya yang dipancarkanoleh punca cahaya. Pengesan cahaya yang biasa digunakanadalah Pin Diod, Avalanche Photo Diode (APD) atau PhotoTransistor.

Sumber Cahaya

PengesanCahaya

Pemancar Gentian Optik Penerima

Rajah 5.1. Elemen asas bagi sistem gentian optik

Pin Diod Avalanche Photo Diode (APD)

Photo Transistor

5.1. Talian Gentian Optik Untuk pengetahuan anda, rupabentuk dan warna gentian optik

adalah hampir serupa dengan tali tangsi. Manakala, saizdiameter gentian optik adalah lebih halus daripada sehelairambut, kebiasaanya lebih kurang 120 µm.

Struktur binaan gentian optik terdiri daripada teras kaca (core)yang dilindungi oleh lapisan salutan (cladding). Teras kacaberfungsi sebagai media yang merambatkan gelombangcahaya. Manakala, lapisan salutan pula menghalang cahayamenebus keluar daripada teras kaca. Ini disebabkan oleh indekspembiasan bagi lapisan teras dan salutan berbeza (Rajah 5.2).Untuk meningkatkan kecekapan pergerakkan cahaya dalamgentian, teras kaca mestilah tulen atau tiada bendasing semasapenghasilan gentian tersebut. Kebiasaanya, bahan yangdigunakan untuk pembuatan gentian ialah:

Kaca berasaskan silika Silika berbagai campuran dan plastik berkualiti tinggi.

Salutan (Cladding)

Teras (Core)

Jaket Pelindung

a) Teras Tunggal (Single Core)

Salut PolitinGentian

optikDawai BesiSalut Aluminium

b) Pelbagai Teras (Multi Core)

Rajah 5.2 Stuktur binaan gentian optik.

Merujuk kepada Rajah 5.2 :

teras dikelilingi oleh pelindung yang dikenali sebagai salutan(cladding). Bahagian ini digunakan untuk penghantaranmaklumat dalam bentuk cahaya.

salutan mempunyai indeks biasan yang lebih rendah daripadateras. Ia bertujuan untuk memastikan pengantaramukaan yang sesuai dicapai dan gelombang cahaya kekal melalui teras.

Selain itu, pelindung bertujuan untuk menambahkan ketahananteras gentian. Lapisan ini diperbuat daripada plastik yang berfungsi sebagai penebat.

Oleh kerana, struktur binaan gentian adalah bebasdaripada bendasing, isyarat tenaga yang hilangadalah kecil iaitu lebih kurang 0.1 – 0.6 dB per kilometer.

Jika dibandingkan gentian optik dengan kabel logam, gentian optik mempunyai ciri-ciri yang jauh lebih baikdaripada kabel logam. Ini jelas dapat dilihat dalamJadual 5.1 dan Gambarajah 5.1.

Ciri-Ciri Gentian Optik Kabel Logam

Kehilangan 0.1-0.6 dB/km 18 dB/km

Lebar Jalur Melebihi 1GHz bagi gentian optik tunggal

Lebih kurang 600MHz bagi kabel sepaksi

Diameter 0.125mm 9.5mm

Berat 40 km per 1 kg 0.7 km per 1 kg

Aruhan GelombangElektromagnet

Tidak terdapat Akibatnya ketara

Kos Untuk jangka masa panjang, kos menurun.

Kos pembuatan yang tinggi

Bahan Mentah Tak Terhingga Semakin berkurangan

Kualiti maklumat Baik Terdapat gangguan

Jadual 5.1 Perbandingan di antara gentian optik dengan kebel logam

Kabel Sepaksi

Gentian Optik –Pelbagai Teras

Gambarajah 5.1 Perbandingan rupabentuk fizikal di antara gentian optikdan kabel sepaksi

5.2 Sistem Gentian Optik Dan Kendaliannya

Gentian optik

Pembentuk Penyahkod

denyut

Pengesan Cahaya

Penguat

Maklumat asal

Pengkod atau Penukar

Penghantar Punca Cahaya

denyut

Isyarat masukan

Rajah 5.4 Rajah blok asas bagi sistem komunikasi gentian optik

Rajah 5.4 menunjukan sistem gentian optik asas bagipenghantaran maklumat melalui gentian. Isyarat yang hendakdihantar melalui penghantar boleh terdiri daripada isyarat suara,video atau data komputer. Kendalian bagi Rajah 5.4 adalahseperti berikut ;

Isyarat maklumat asal dalam analog akan ditukarkan ke dalambentuk denyut-denyut digital. Proses ini dilakukan denganmenggunakan penukar analog ke digital (Analog DigitalConverter, ADC).

Di bahagian Penghantar Punca Cahaya, denyut-denyut tersebutakan ditukarkan dari bentuk voltan kepada arus denganmenggunakan penukar voltan ke arus. Seterusnya, arus iniakan ditukarkan kepada bentuk cahaya dengan menggunakanpunca cahaya seperti LED atau ILD. Keamatan cahayabergantung kepada jumlah arus yang mengalir.

Penganding digunakan untuk menyambung punca cahayadengan gentian optik.

Kini, sumber cahaya tersebut akan disalurkan ke dalam gentianoptik di mana, cahaya ini akan dipantulkan sepanjang talian.

Di bahagian penerima, pengganding sekali lagi digunakansebagai penyambung antara gentian dan pengesan cahaya.Komponen pengesan cahaya seperti foto-sel, foto transistoratau APD akan digunakan sebagai pengesan sumber cahayadari gentian. Cahaya tersebut akan ditukarkan semula kebentuk arus dan seterusnya, ditukarkan ke bentuk voltan.

Isyarat voltan yang terhasil akan dikuatkan denganmenggunakan penguat.

Isyarat voltan yang dihasilkan selepas penguat tidakmempunyai bentuk denyut yang sebenar (rujuk Rajah 5.5). Olehyang demikian, pembentuk (shaper) diperlukan untukmembentuk semula denyut tersebut.

Isyarat denyut-denyut berdigit kini ditukarkan ke bentuk analogdengan menggunakan penyahkod. Hasil keluarannya adalahisyarat maklumat asal.

5.3 Mod Gentian Optik Sebenarnya, terdapat 2 cara untuk mengklasifikasikan jenis-

jenis gentian optik iaitu melalui indeks pembiasan dan melaluimod-mod yang terdapat pada setiap kabel. Di mana, mod-modini boleh dirujuk kepada tindakan yang diambil oleh sesuatusinaran cahaya yang dipancar melalui kabel gentian optik.

0V

5V

Isyarat denyutsebelum memasuki

pembentuk

Isyarat denyutselepas pembentuk

Rajah 5.5 Rupabentuk denyut sebelum dan selepas memasuki pembentuk (shaper).

Kedua-dua cara kelasifikasi ini akan digabungkan untukmembezakan jenis kabel gentian optik. Terdapat dua cara untukmenerangkan perubahan indeks pembiasan yang melaluisesuatu kabel gentian optik iaitu Indeks Langkah (Step Index)dan Indeks Gred (Graded Index).

5.3.1 Indeks Kabel Gentian Indeks kabel gentian optik boleh dibahagikan kepada dua jenis

iaitu:

(i) Indeks Langkah (Step Index)

Indeks Langkah merujuk kepada indeks pembiasan antaramukabagi teras dan salutan. Ini bermakna teras mempunyai indekspembiasan yang malar, N1. Manakala, pula salutan mempunyaiindeks pembiasan yang malar, N2.

Gabungan kedua-dua indeks pembiasan ini (N1 dan N2) akanmenghasilkan perbezaan langkah. Jika anda, plotkanlengkungan untuk menunjukan indeks pembiasan bagi N1 danN2, maka anda akan memperolehi suatu keadaan menegak darikiri ke kanan, lihat Rajah 5.6.

Antaramuka

Teras

Salutan

IndeksPembiasa

n (N) N2

N1

Rajah 5.6 Keratan rentas dan lengkungan indeks pembiasan bagi indeks langkah

SalutanIndeks pembiasan teras

yang berubah-ubah

IndeksPembiasa

n (N)

Rajah 5.7 Keratan rentas dan lengkungan indeks pembiasan bagi indeks gred

(ii) Indeks Gred

Bagi Indeks Gred, indeks pembiasan bagi teras adalah tidaktetap manakala, bagi salutan gentian adalah tetap. Indekspembiasan teras berubah dengan perlahan-lahan danberterusan berpandukan kepada diameter teras gentian optik.

Apabila cahaya menghampiri pada titik tengah teras, indekspembiasannya akan meningkat secara perlahan-lahan,mencapai tahap maksimum di titik tengah teras dankemudiannya mula menurun selepas melalui titik tengahtersebut. Ini akan membentuk satu separuh bulatan saiz sepertidiameter teras. Ini dapat dilihat seperti dalam Rajah 5.7.

5.3.2 Mod Kabel Gentian

Mod adalah merujuk kepada bilangan saluran bagi pancarancahaya yang terdapat pada sesuatu gentian optik. Terdapat 2kelasifikasi mod iaitu Mod Tunggal (single mode) dan ModPelbagai (multimode). Dalam mod tunggal, sinaran cahayahanya mengikut satu laluan tunggal untuk melalui pada terasgentian manakala bagi mod pelbagai pula, sinaran cahayadapat melalui beberapa laluan di dalam teras gentian optik.

Setiap jenis kabel gentian optik dapat dibezakan dengan kadarindeks dan mod. Terdapat 3 jenis kabel gentian optik yang biasadigunakan iaitu Indeks Langkah Pelbagai-Mod (MultimodeStep Index), Indeks Gred Pelbagai-Mod (Multimode GradedIndex) dan Mod Tunggal (Single Mode).

(i) Indeks Langkah Pelbagai-Mod (Multimode Step Index)

Indeks Langkah Pelbagai-Mod merupakan jenis gentian optikyang mempunyai satu teras berdiameter daripada 50 µm hingga100 µm. Saiz diameter yang besar ini menjadi pendorongkepada penumpuan cahaya dan memancarkannya denganberkesan. Ini bermakna punca cahaya yang murah seperti LEDboleh digunakan untuk menghasilkan denyut-denyut cahaya.Cahaya boleh bergerak dalam teras dengan melalui beribu-ribulaluan, seperti di Rajah 5.8.

AB

CPuncaCahaya

Teras

Salutan

JaketPelindung

Dispersion

Rajah 5.8 Laluan cahaya dalam Indeks Langkah Pelbagai-Mod

Anda dapat lihat bahawa sinaran cahaya bergerak dalambentuk zigzag. Disebabkan cahaya bergerak dalam laluanyang pelbagai maka setiap laluan mempunyai jarak yangberbeza. Ini jelas dilihat pada, cahaya A, B dan C. Dalam jenisgentian optik ini, pelbagai maklumat dapat dihantar dalambentuk cahaya pada masa yag sama tetapi denyut-denyutcahaya tersebut akan sampai ke penghujung kabel padamasa yang berlainan bagi setiap laluan. Dari Rajah 5.8,Cahaya A akan sampai ke penghujung gentian dahulu, diikutioleh cahaya B dan C.

Keadaan ini dinamakan Modal Dispersion, dimana denyutyang sampai ke penghujung gentian mempunyai amplitudyang rendah. Ini disebabkan oleh pelemahan (attenuation) disepanjang talian gentian dan kenaikkan dalam tempoh, akibatdaripada denyut cahaya yang sampai pada masa yangberlainan. Oleh yang demikian, kabel gentian ini hanya sesuaidigunakan untuk jarak dekat dan sederhana.

(ii) Indeks Gred Pelbagai-Mod (Multimode Graded Index)

Gentian Indeks Gred Pelbagai-Mod mempunyai banyak mod,atau laluan bagi penghantaran denyut cahaya melalui kabelgentian. Rajah 5.9 menunjukan pergerakan cahaya di dalamkabel gentian ini. Gentian ini mempunyai indeks pembiasanyang berubah-ubah secara berterusan di sepanjang teras maka,sinaran cahaya dengan perlahan-lahan akan naik membengkokdan menurun semula hingga menumpu di suatu titik, proses iniakan berulang di sepanjang kabel gentian.

Cahaya yang berada di pinggir teras akan mengambil laluanyang lebih jauh tetapi bergerak dengan kelajuan yang lebihtinggi. Ini disebabkan oleh indeks pembiasan pada pinggir terasadalah rendah. Kesemua mod atau laluan cahaya cuba untuksampai ke satu titik secara serentak. Ini akan menyebabkankurangnya berlaku modal dispersion.

Oleh sebab itu, gentian ini boleh digunakan pada kadar denyutanyang sangat tinggi maka, lebih banyak maklumat boleh dihantar.Gentian in berdiameter teras antara 50 -85 µm.

Salutan

Teras

Pergerakan cahaya

Rajah 5.9 Laluan cahaya dalam Indeks Gred Pelbagai-Mod

(iii) Mod Tunggal (Single-Mode)

Mod Tunggal ialah satu gentian kaca tunggal yang mempunyaihanya satu mod untuk pancaran cahaya dengan diameter terasdari 7 - 10 µm. Cahaya hanya bergerak melalui laluan tengahteras, seperti di Rajah 5.10. Gentian ini mengalami pembiasanyang kecil. Denyut keluaran mempunyai tempoh yang samadengan denyut masukan. Jadi, kadar ulangan denyut tersebutboleh ditinggikan. Hasilnya, lebih banyak maklumat dapatdibawa pada jarak yang lebih jauh.

Salutan

Teras

Pergerakancahaya

Rajah 5.10 Laluan cahaya dalam Mod Tunggal

5.4 Perbandingan Antara Ketiga-Tiga Mod

Ciri-CiriPelbagai-Mod

Mod TunggalIndeks Langkah Indeks Gred

Saiz teras 50 - 100 µm 50 -85 µm 7 - 10 µm

Sudut pantulancahaya Lebih tajam. lebih kurang sama seperti

bentuk gelombang. linear dan kurang pemantulan

Lebar jalur Kecil (15 MHz/km –50 MHz/km.)

500 MHz/km – 1500 MHz/km.

Luas dan lebar sehinggabeberapa ribu MHz/km.

Jarak Penghantaran Jarak dekat dan sederhana (lebihkurang 50 km) jarak jauh ( lebihkurang 500 km)

Penghantaranisyarat 300 M bit per saat 1 G bit per saat

Panjang gelombang(λ) 850 nm dan 1300 nm. 1300 nm dan 1550 nm.

Sumber cahayaMenggunakan ultraviolet sebagai pembawamaklumat, kerana ia berkemampuan membawa lebihbanyak data.

cahaya berkuasa tinggi seperticahaya laser untuk penghantaranjarak yang jauh.

Penyambungan danpenyenggaraan murah, serta mudah diperbaiki.

Penyenggaraan penyambunganadalah rumit, kerana gentian yang halus serta memerlukanmikroskop untuk memudahkanpenglihatan semasa menjalankankerja.

Aplikasi Banyak digunakan untuk penghantaran jarak dekatseperti bangunan, pejabat,LAN.

Jarang digunakan, sesuai untukkegunaan komersil sepertiSyarikat Telefoni.

5.5 Penyambungan Dan Penggandingan

Masalah ini dapat diatasi dengan menggunakan teknikpenyambungan dan penggandingan. Apabila kabel gentianyang panjang diperlukan, dua atau lebih gentian perludisambungkan. Proses penyambungan ini didahului denganteknik splicing, kemudian kedua-dua penghujung gentiandicantumkan sejajar dihujung gentian dan dilakurkan (fusion)dengan menggunakan kepanasan. Terdapat pelbagai jenispenyambung yang boleh digunakan bagi memudahkan prosessplicing dan seterusnya, mencantumkannya kepada gentianlain, pemancar, penerima dan pengulang (repeaters)

Terdapat pelbagai jenis penyambungan yang digunakan bagikegunaan yang berlainan tetapi yang biasa digunakan ialah

i. Sejajaran lurah V (V grove allignment)Empat rod bulat mengelilingi gentian membentuk empat lurahdan empat titik sentuhan untuk memegang gentian agar tetap dikedudukannya, rujuk Rajah 5.11.

ii. Pengisian menggunakan bahan-bahan anjal mengelilingigentian, rujuk Rajah 5.12. Melalui rajah tersebut, kita dapatmelihat gentian berada di antara logam anjal. Logam ini terletakdi dalam taper bush di kedua-dua hujung. Taper akan menekanlogam anjal supaya ia dapat masuk kedalam bushnya. Dayatekanan ini akan menyebabkan penyambung bercantum sejajarpada satah yang sama.

Logam anjal Gentian

Pin penentu kedudukan

Lengan

Taper bushingLogam anjal

Logam dimampatkan kedalam bush

Rajah 5.11 Sejajarlurah V

Rajah 5.12 Pengisianmenggunakan logamanjal

Penyambung SMA, merupakan penyambung yang digunakanpada peringkat awal, bermulanya era gentian optik. Kini, ianyakurang popular.

Penyambung SC (Snap-in Single-Fibre Connectors), digunakanuntuk penyambungan gentian optik Mod Tunggal. Kosnyamurah, berkualiti sederhana dan mempunyai daya ketahananyang baik. Ia memberikan kedudukan yang tepat denganpemegang logam (ferrule), Rajah 5.14 (a) menunjukan contohpenyambung SC dan Gambarajah 5.15 (d) menunjukanpengganding SC.

(a) Penyambung SC (b) Penyambung ST (c) Penyambung FC/PC

(d) Penyambung SMA

iii. Penyambung dan pengganding ST (Twist on Single) seperti diRajah 5.14 (b) dan Gambarajah 5.15 (a) dan (b), menyerupaipengganding BNC (Banana Jack Connector). Ia digunakanpada gentian optik Mod Tunggal dan Mod-Pelbagai.Pengganding ini menggunakan spring dan kekunci untukdisambungkan dengan baik.

iv. Pengganding FC (Fiber Connector) seperti di Gambarajah 5.15,juga dikenali sebagai pengganding PC. Binaan asas bagipenyambung ini hampir sama dengan ST tetapi tidak mempuyaikekunci. Malah digantikan dengan bebenang skru. PenggandingFC digunakan pada Mod Tunggal sahaja.

(a) Penyambung SC (b) Pengganding FC

(c) Pengganding terus (d) Pengganding Double- SC

Gambarajah 5.15 Penyambung dan Pengganding gentian optik

FIBER OPTIK“SPLICING”

Objektif Am:

Mengetahui dan memahami kaedahsplicing dan loss dalam gentian optik

Objektif Khusus :

Menyatakan jenis-jenis splicing : FusionSplicing dan Mechanical Splicing.

Menerangkan kaedah-kaedah splicing FusionSplicing dan Mechanical Splicing.

Menerangkan jenis-jenis kehilangan dalamgentian optik : kabel, penyambung,pengganding, splicing dan bahan.

6.0 Pengenalan

Seperti yang telah anda ketahui, gentian optikmerupakan talian berdiameter kecil dan mudahlentur. Sekiranya, talian tersebut putus atau ingindisambungkan supaya ia menjadi lebih panjangmaka satu proses yang dikenali sebagai splicingdiperlukan.

Proses Splicing

proses splicing adalah proses penyambungankedua-dua penghujung gentian optik

Kaedah splicing

Terdapat 2 kaedah splicing:1. Fusion Splicing2. Mechanical Splicing

Tujuan kedua-dua kaedah ini adalah untukmengoptimumkan proses splicing dari segipenyambungan kedua-dua penghujungangentian (contoh; mengurangkan kadarkehilangan “insertion”). Lazimnya, kadarkehilangan splicing insertion bagi gentianMod-Pelbagai adalah 0.1 dB hingga 0.2 dBdan julat kehilangan ini amat minimum.

Kaedah splicing ini dapat mengurangkankadar “loss” kehilangan maklumat dalamtalian serta dapat memperbaiki kecekapansistem gentian tersebut

1. Kaedah Fusion Splicing

Aduiiiiii, panasnya arkaelektrik ini, kena kat

badan saya.

1.1 At site

Kaedah ini dicapai melalui proses peleburandi permukaan gentian optik denganmenggunakan haba yang tinggi, contohnya;penggunaan percikkan elektrik, di manakedua-dua permukaan dileburkan agar iamenjadi lembut dan seterusnya,disambungkan secara sejajar. Oleh kerana,bahagian teras dalam gentian optik sahajayang perlu disambungkan maka permukaanluar seperti penebat, pelapis atau pelindungboleh dibuang (stripping proces). Inibertujuan untuk memperolehi pelarasan sertakedudukkan yang betul bagi kedua-duapenghujung gentian

Rajah 6.1 (a) menunjukan kedudukan gentian optik dalam lurahpembolehubah dan tetap. Kedua-dua penghujung gentianditetapkan kedudukan yang sejajar melalui pembolehubah-mikro. Setelah dirapatkan dan dibetulkan kedudukan makaberlakulah proses pencatuman melalui arka elektrik. Manakala,Rajah 6.1 (b) memaparkan proses pengarkaan berperingkatseperti:

1. Peringkat permulaan Gentian diletakkan secara lurus dan selari.

2. Peringkat penyusunan permukaan gentian Elektrod yang berada bertentangan dengan gentian akan

mengeluarkan arka bertenaga rendah. Ini bertujuan untukmenyediakan satu permukaan yang sama rata pada kedua-duapenghujung dan meleburkan bahagian cladding dan penebat.

3. Peringkat pencantuman Dengan hanya adanya bahagian teras gentian sahaja maka

proses pencantuman akan dilakukan di mana, suatu arkabertenaga tinggi akan dibekalkan disekeliling gentian. Inibertujuan untuk meleburkan permukaan teras gentian danseterusnya, dicantumkan.

4. Peringkat akhir Setelah dicantum maka ia dibiarkan sejuk untuk seketika. Pada

ketika ini, elektrod tidak akan mengeluarkan sebarang arka. Kinidapat dilihat proses pencantuman yang sejajar selesai.

Blok Tetap Blok bergerakElektrod

Gentian

Lurah pembolehubah gentian

Lengan Penolak

Pembolehubah mikro

Lengan henti

Spring

1) Permulaan Elektrod

gentian

gentianPecikan Elektrik

2) Penyusunan permukaan gentian

3) Pencantuman

gentian

Elektrod

Pecikan Elektrik

gentian

Elektrod4) Lengkap Proses Splicing

(b)

(a)(c)

Peralatan

Pada pandangan anda, apakah yang terlintas dalam pemikiran jika disebutkanmengenai Mechanical Splicing?

2. Kaedah Mechanical Splicing

Kaedah ini lebih mudah daripada fusionsplicing dan merupakan satu teknikpenyambungan kedua-dua hujunggentian optik yang akan disusun dalamsatu garis lurus dan, celah di antaragentian optik tersebut akan diisi denganepoksi atau lebih dikenali dengan‘epoxy resin’.

“Loss” Dalam Gentian Optik

Berlaku semasa penghantaranmaklumat

Faktor – luaran dan dalaman Kadar kehilangan (loss) rendah

Sambungan..

Jenis kehilangan dalam fiber optik1. Kehilangan Dalam Kabel2. Kehilangan Dalam Splicing3. Kehilangan Disebabkan oleh

Penyambung4. Kehilangan Disebabkan Bahan5. Kehilangan Isyarat

- Kehilangan dalam gentian dikenalisebagai instrinsik loss. Instrinsikloss ini disebabkan oleh faktordalaman kabel itu sendiri.

Antara kehilangan di dalam kabeladalah disebabkan oleh ialah :(a) Kesilapan penumpuan bagi teras(b) Bentuk teras kelihatan elips

(c) Diameter teras yang tidak sama (d) Diameter pelindung yang tidak sama

(a) Kesilapan penumpuan bagi teras

Dengan merujuk kepada Rajah 6.4 (a), apabila paksiteras dan gentian tidak sejajar, ia menyebabkanberlaku kehilangan isyarat.

Ini kerana teras tidak berada di tengah gentian. Masalah ini ialah masalah untuk gentian mod

pelbagai dan mod tunggal

(b) Bentuk teras kelihatan elips

Walaupun gentian yang dihasilkan adalah selalunyatetap, namun begitu, sering terjadi ‘ellipticity’ iaitupenghasilan teras yang berbentuk elips.

Apabila gentian dipotong dan disambung kembalikepada orientasi teras, selalunya teras tetap tidakakan sepadan. Sedikit sinaran atau cahaya akanhilang

Sila rujuk Rajah 6.4 (b)

(c) Diameter teras yang tidak sama Merujuk kepada Rajah 6.4 (c), kita dapat melihat

diameter teras yang berbeza, ini akan menyebabkankehilangan sinaran

Tetapi jika berlaku keadaan di mana, sinaranbergerak dari teras berdiameter kecil ke terasberdiameter besar maka tiada kehilangan yang akanberlaku.

Teras yang berbeza diameter selalu digunakan unutkmenghantar sinaran sahaja. Contohnya, terasgentian 62.5µm disambungkan kepada teras gentian50µm, kerana kebanyakan peralatan komunikasidata menggunakan gentian MM 62.5 micron.

(d) Diameter pelindung yang tidak sama Rajah 6.4 (d) menunjukan penurapan pelindung

(cladding) tidak seimbang. Ini akan menyebabkansaiz diameter pelindung yang berbeza di antara satulapisan dengan lapisan yang lain. Akibatnya,berlakulah ketidak sejajaran pada teras.

1. Loss di dalam kabel

(a) Kesilapan penumpuan bagiteras

(b) Bentuk teras kelihatan elips

(c) Diameter teras yang tidak sama (d) Diameter pelindung(cladding) yang tidak sama

2. Kehilangan Dalam Splicing

Kehilangan ini disebabkan oleh prosespenyambungan di antara dua gentian. Ianya boleh dibahagikan kepada lima jenis kehilangan iaitu:

1. Ketidaksejajaran longitud (Longitudinal misallignment)

2. Ketidaksejajaran mendatar (Lateral misallignment)

Sambungan..

3. Hujung gentian yang tidak dipotongsecara lurus (Fiber end not cut square)

4. Ketidaksejajaran sudut (angular misallignment)

5. Hujung gentian yang tidak rata (Fibreend irregular or rough)

1. Longitudinal misallignment

Kehilangan ini juga dikenali sebagai pemisahan hujungpermukaan dan, mempunyai dua kesan kehilangan iaitu:i. Kehilangan kuasa isyarat yang disebabkan oleh sinaran dari

permukaan yang terkeluar dan tersebar ke luar (bergantungkepada jumlah penyebaran)

ii. Penyebaran hujung permukaan ini akan menjadikankeadaan Fabry-Perot interferometer yang bergantung kepadapanjang gelombang dan jarak sebenar untuk hujungpermukaan.

2. Lateral misallignment

Kehilangan ini adalah disebabkan oleh dua penghujunggentian yang tidak disambungkan dengan betul atausejajar semasa proses splicing dilakukan.

3. Fiber end not cut square

Apabila salah satu hujung gentian tidak dipotong secaralurus, ini menyebabkan kedua-dua gentian tidak dapatdisambung walaupun berada pada jarak yang paling dekat.

4. Angular misallignment

Apabila kedua-dua penghujung gentian optik tidakdisambungkan secara tepat atau mendatar makaakan wujudlah satu sudut bukaan di antara kedua-dua gentian optik tersebut. Ini akan menyebabkankehilangan sinaran cahaya dari satu gentian kegentian yang lain.

5. Fibre end irregular or rough

Apabila, hujung gentian tidak rata, maka ia akanmenyebabkan kedua-dua hujung gentian tidakdapat didekatkan dan seterusnya, menyebabkankehilangan sinaran cahaya.

6.2.3 Kehilangan Disebabkan oleh Penyambung

Penggunaan penyambung bagi satu gentian optikselalunya menyebabkan lebihan kehilangan yangdikenali sebagai kehilangan sisipan (insertion loss).Punca utama berlakunya kehilangan ini adalahdisebabkan oleh kesilapan dalam penjajarannnya,permukaan gentian optik yang tidak elok ataukesilapan dalam memilih alat penyambungan.

3. Kehilangan Disebabkan oleh Penyambung

6.2.3.1 Kehilangan Disebabkan Oleh CrimpingPunca kehilangan ini adalah disebabkan olehpencacatan dalam geometri teras itu sendiri.Renyukkan pada gentian akan menyebabkan sinaranterlepas dari pelindung (cladding) . Kewujudankehilangan ini pada amnya mempunyai hubungandengan penggunaan peralatan ‘crimping’ yang tidaksesuai.

6.2.3.1 Kehilangan Disebabkan Oleh Crimping

PenyambungPemegang

Pelindung

Pelindung optik

TerasBahagian yang tidak rata disebabkan oleh kesanhimpitan daripenyambung

6.2.3.2 Kehilangan Disebabkan Oleh Jarak

Sinaran dari pemancar gentian akan terpancar dalam bentukkon yang mana separuh sudut dari puncak adalah bersamaandengan θmax. Oleh kerana itu penerimaan sinaran yang lebihbaik di penerima akan diperolehi apabila jarak perpisahan diantara dua gentian, d, adalah kecil. Dengan menganggapbahawa terdapat penyebaran kuasa yang sekata di dalamgentian, kehilangan kuasa tersebut boleh ditentukan denganmembandingkan di antara bahagian penerimaan masukan dibahagian penerima gentian, bahagian teras dan kawasan yangmenerima cahaya dari pemancar gentian. Kehilangan ditentukan dalam unit dB berdasarkan formula yang berikut:-

η jarak = - 10 log 10 { ( 1 + [2d] tan θ max )²}D

Di mana D adalah diameter teras fiber dan d pula adalah jarak. Kehilangan adalah berkadaran dengan jarak sekiranya jarakadalah kecil (d < D/6).

Bagi keadaan dimana diameter teras gentian optik adalah 1mm dan Numerical Appreture adalah 0.5, keputusan berikut akandiperolehi :-

Untuk d = 100µm η dist = - 0.94 dBUntuk d = 10µm η dist = - 0.09 dB

Rajah 6.7 Pemisahan secara mendatar

Sinaran yang terlepas

d

θmax

Teras optik yang memancar

Teras optik yang memerima

D + d tan θmax

2

SinaranterjodohD

6.2.4 Kehilangan Disebabkan Bahan

Kewujudan bahan asing dipermukaanteras gentian optik akan menyebabkankehilangan yang disebabakan olehpenyerapan dan penyerakan cahaya.Oleh itu adalah perlu untuk memastikanpermukaan ini bersih.

6.2.4 Kehilangan Disebabkan Bahan

Faktor yang menyebabkan rosotan kuasaoptik dalam gentian optik ialah:a) Serapan Intrinsik

- bahan yang digunakan untuk membuatgentian seperti silikon dioksida (SiO2)

- Penyerapan sebahagian daripada tenagacahaya oleh molekul-molekul kaca.

b) Serapan Ekstrinsik- Serapan yang disebabkan oleh

bahan–bahan asing yang tidakdiperlukan semasa membuat bahangentian optik. Tetapi wujud dalamgentian optik di mana bahan-bahanini adalah susah untuk dikeluarkan

5. Kehilangan Isyarat

Contoh 6.1Diberi kabel gentian optik jenis mod tunggal, di manakehilangan pada gentian optik sahaja adalah1.5dB/km. Manakala, kehilangan padapenyambungan pula bernilai 0.5dB dan pada perantipenyambung (patch cord) pula mempunyai nilaikehilangan yang normal sebanyak 0.5 dB. Dapatkanjumlah kehilangan sekirannya panjang gentian optiksepanjang 10km dan menggunakan dua patch cord?

Penyelesaian

Kehilangan pada gentian :10 km x 1.5 dB = 15 dB Kehilangan pada patch cord :2unit x 0.5 dB = 1 dB Kehilangan pada splicing :2 unit splicing x 0.5 dB

= 1 dB Maka jumlah keseluruhan :15 dB + 1dB + 1 dB

= 17 dB

Contoh 6.2

Penyambungan kabel gentian optik pada jarak 15km mempunyaiKehilangan sebanyak 0.5dB/km. Setelah diperiksa denganmenggunakan meter kuasa, didapati jumlah keluaran adalah 20Wmanakala, kuasa masukan adalah separuh daripada kuasa keluaran.Kirakan jumlah kuasa yang hilang dalam gentian?

Penyelesaian

Kehilangan kabel : 15km x 0.5 db = 7.5 dBKuasa keluaran : Po = 20WKuasa masukan: Pi = ½ x Po = 10W

Maka :dB = 10 log Po/Pi

dB = 10 log 20W/10WdB = 10 log 2dB = 3.01 dB

Jumlah kehilangan = (3.01 + 7.5) dB= 10.51 dB

Contoh 6.3

Satu gentian optik telah di pasang dengan menggunakan kaedahhujung ke hujung (end to end). Gentian tersebut mempunyaikehilangan sebanyak 8.1 dB dan patch cord berkehilangansebanyak 0.5dB maka dapatkan jumlah kehilangan talian tersebut?

Penyelesaian

Dengan kaedah pengiraan “hujung ke hujung”,

Kehilangan = Kehilangan dalam gentian + Kehilangan patch= 8.1 dB + 0.5 dB = 8.6 dB

Pertukaran unit dB kepada dBmdB – dBm = (xdb + 30)dBmdBm – dB = (xdbm – 30)dB

Contoh:100mw = 10log10100 mw= -10dB(-10dB + 30) = 20dBmOr100mw = 10log10100mw = 20dBm

1m

Contoh :10µw = 10log1010µw = -50dB(-50dB + 30) = -20dBmOr10µw = 10log1010µw = -20dBm

1m

SEKIAN

TERIMA KASIH