Aug 5, 2009

Serat/ gentian optik.

Jaluran serat optik adalah juraian halus kekaca yang tulen optik (English-optically pure glass) bersaiz senipis rambut manusia yang membawa maklumat digital melalui jarak yang jauh. Serat optik banyak digunakan dalam pengimejan perubatan dan pemeriksaan kejuruteraan mekanikal.

Serat-serat optik disusun dalam satu berkas yang dinamakan kabel optik dan digunakan untuk memancarkan isyarat cahaya melalui jarak yang jauh.



Jika diperhatikan dengan lebih dekat pada satu serat optik, terdapat bahagian-bahagian berikut:
Teras- pusat kekaca nipis dalam serat di mana cahaya bergerak
Penyalut (English-cladding)- Bahan optik di luar yang mengelilingi teras kaca, berfungsi memantulkan cahaya kembali ke teras
Salutan penampan (English- buffer coating)- Salutan plastik yang melindungi serat daripada kerosakan dan lembapan.

Ratusan atau ribuan serat optik ini disusun seberkas dalam kabel optik. Berkas serat-serat optik ini kemudian dilindungi oleh penutup bahagian luar kabel iaitu jaket.

Serat optik terdapat dalam dua jenis:
Serat satu mod (English-single mode fibre)
Serat pelbagai mod (English-multi mode fibre)

Serat satu mod mempunyai teras yang kecil (sekitar 3.5 x 10-4 inci atau 9 mikron diameter)dan memancarkan cahaya laser infra (panjang gelombang 1300 hingga 1550 nanometer). Serat pelbagai mod memiliki teras besar (2.5 x 10-3 inci atau 62.5 mikron diameter) dan memancarkan cahaya infra (panjang gelombang 850 hingga 1300 nm) daripada cahaya diod pemancar cahaya (LED).

Sebahagian serat optik diperbuat daripada plastik. Serat ini memiliki teras yang besar (0.04 inci hingga 1 mm diameter) dan memancarkan cahaya merah nampak (panjang gelombang= 650 nm) daripada LED.

Bagaimana serat optik memindahkan cahaya?
Cahaya dalam kabel optik bergerak melalui teras dengan dipantulkan secara berulang-ulang antara penyalut bercermin (cladding), satu prinsip yang dikenali sebagai pantulan dalaman keseluruhan. (English-total internal reflection). Disebabkan penyalut bercermin tidak menyerap sebarang cahaya, gelombang cahaya tersebut mampu bergerak dalam jarak yang jauh.



Walau bagaimanapun, sebahagian dari isyarat cahaya berkurang keamatannya kerana terdapat ketidaktulenan dalam kaca. Tahap penurunan keamatan ini bergantung kepada tahap ketulenan kaca dan panjang gelombang cahaya yang melalui serat.

Sistem geganti serat optik.
Bagi memahami bagaimana serat optik digunakan dalam sistem perhubungan dan komunikasi, contoh sistem geganti serat optik diambil. Dalam contoh ini, komunikasi berlaku antara dua buah kapal. Seorang kelasi menukarkan arahan kapten kapalnya kepada kod Morse dan memancarkan cahaya limpah kepada satu lagi kapal mengikut kod Morse tersebut. Kapal yang satu lagi akan menerima kod tersebut dan menukarkannya kembali kepada arahan kapten kapal yang memancarkannya.

Jika di antara dua buah kapal tersebut terdapat serat optik yang dapat digunakan dalam perhubungan, maka peranan cahaya limpah digantikan dengan serat optik. Sistem yang menggunakan serat optik ini dikenali sebagai sistem geganti serat optik.

Dalam sistem ini, kod Morse dalam bentuk cahaya berjujukan akan dipancarkan dari kapal pertama melalui serat optik, dan diterima dengan baik oleh kapal penerima. Kebaikan menggunakan sistem ini ialah, isyarat kod cahaya dapat dihantar meskipun kedua-dua kapal dipisahkan oleh jarak beribu-ribu batu.

Sistem geganti serat optik terdiri daripada :
Pemancar
Pemancar menerima dan mengarahkan alat optik untuk menghidupkan dan mematikan cahaya mengikut turutan yang betul, dan seterusnya menghasilkan isyarat cahaya. Pemancar terletak berdekatan dengan serat optik dan mempunyai kanta bagi memusatkan cahaya ke dalam serat. Laser memiliki kuasa yang lebih besar berbanding LED, tetapi berubah ketara dengan perubahan suhu dan lebih mahal. Panjang gelombang biasa bagi isyarat cahaya adalah 850 nm, 1300 nm dan 1550 nm (diinfrakan)

Penjana semula optik

Sebahagian daripada isyarat hilang semasa ia dipancarkan melalui serat, terutamanya sepanjang jarak yang jauh ( lebih dari setengah kilometer, atau sekitar 1 kilometer) seperti kabel bawah laut. Oleh yang demikian, satu atau lebih penjana semula optik disambungkan di antara kabel bagi menguatkan semula isyarat yang sudah lemah.
Penjana semula optik terdiri daripada serat optik dengan salutan yang didopkan dengan bahan tertentu. Bahagian yang didopkan akan ‘dipam’ dengan laser. Apabila isyarat lemah melalui serat dalam penjana ini, tenaga daripada laser membenarkan molekul yang didopkan berfungsi sebagai laser. Molekul tersebut akan memancarkan cahaya baru yang lebih kuat dengan ciri yang sama dengan isyarat lemah yang telah masuk. Secara mudahnya, penjana semula optik adalah penguat atau amplifier terbantu laser untuk isyarat optik lemah.

Penerima optik
Penerima optik boleh diumpamakan seperti kelasi di atas kapal penerima isyarat optik (rujuk contoh mula-mula tadi). Penerima optik akan menerima isyarat digital cahaya, menyahkodkan dan menghantar isyarat elektrik kepada komputer, TV dan telefon dalam kapal penerima. Penerima optik menggunakan fotosel atau fotodiod bagi mengesan isyarat cahaya.

Faedah penggunaan serat optik.
Berbanding wayar kuprum biasa, serat optik:
- Murah: Beberapa batu kabel optik lebih murah berbanding wayar kuprum dengan panjang yang sama
- Lebih halus: Serat optik boleh dikeluarkan dengan diameter yang lebih kecil berbanding wayar kuprum.
- Muatan pembawaan yang tinggi: Oleh sebab serat optik lebih kecil berbanding wayar kuprum, maka lebih banyak serat boleh diberkaskan dalam suatu diameter yang ditetapkan pada sebuah kabel. Ini membenarkan lebih banyak talian telefon melalui kabel yang sama atau lebih banyak saluran dapat melalui sebuah kabel untuk ke kotak kabel TV anda.
- Kehilangan isyarat yang sedikit: Kehilangan isyarat dalam serat optik adalah sedikit berbanding dalam wayar kuprum.
- Isyarat cahaya: Tidak seperti isyarat elektrik dalam wayar kuprum, isyarat cahaya dari satu serat optik tidak bertembung atau terganggu dengan cahaya dari serat lain dalam sebuah kabel yang sama. Ini bermakna perbualan telefon atau siaran televisyen yang lebih jelas dapat dilakukan.
- Kuasa rendah: Oleh sebab isyarat dalam serat kurang mengalami pengurangan keamatan, pemancar berkuasa rendah boleh digunakan berbanding pemancar berkuasa tinggi yang diperlukan untuk wayar kuprum.
- Isyarat digital: Serat optik sangat sesuai untuk digunakan bagi membawa isyarat digital yang sangat diperlukan dalam jaringan komputer. (internet)
- Tidak mudah terbakar: Kerana tiada arus elektrik, maka tiada bahaya kebakaran.
- Ringan: Serat memiliki berat yang rendah berbanding wayar kuprum. Oleh itu,serat optik mengambil ruang yang lebih kecil di dalam tanah.
- Mudah dibentuk: Oleh sebab serat optik mudah diubah bentuk (English- flexible), maka ia digunakan dalam kebanyakan kamera untuk:
1)pengimejan perubatan – bronkoskop, endoskop, laparoskop
2)pengimejan mekanikal – memeriksa kimpalan mekanikal dalam paip dan enjin
3)perpaipan- memeriksa aliran pembetungan

Sekian dahulu mengenai gentian optik. InsyaAllah (atau ringkasannya iA), saya akan sambung catitan tentang bagaimana pula gentian ini dihasilkan.


Serat optik.


Aneka pilihan kabel optik.


Boleh digulung-gulung dan tidak rapuh atau mudah pecah seperti kaca biasa.


Sarung tangan bercahaya daripada serat optik.

Semoga mendapat ilmu berguna dari pelayaran internet anda walaupun sedikit.

"Menyokong usaha kerajaan menaikkan peratusan isi rumah menggunakan Jalur Lebar Berkelajuan Tinggi dari 26 peratus kepada 50 peratus"
muhandisul kimya- meluaskan gerbang ilmu dan minda

-Gentian optik asas pembangunan teknologi jalur lebar-

sumber-http://electronics.howstuffworks.com/fiber-optic.htm

3 comments:

  1. salam.

    boleh x terangkan dengan lebih mendalam kesan suhu terhadap prestasi semiconductor laser diode?samada suhunya terlalu rendah atau terlalu tinggi?

    nurainizzati_shuhaimi@yahoo.com

    terima kasih :)

    ReplyDelete
  2. boleh rujuk artikel penulis tentang laser:

    http://eigenzone.blogspot.com/2008/12/laser.html

    ReplyDelete
  3. thanks so much!

    ReplyDelete

Kini, Anon dan Anonimah pun boleh mengomen...