Komunikasi serat optik

Komunikasi serat optik merupakan suatu metode untuk mentransmisikan sebuah informasi dari satu tempat ke tempat yang lain dengan mengirimkan sinar atau cahaya melalui serat optik. Cahaya ini membentuk gelombang elktromagnetik yang dimana termodulasi untuk membawa informasi.^[1] Komunikasi serat optik yang pertama kalinya dikembangkan pada tahun 1970an, serat optik ini telah merevolusi industri telekomunikasi serta menjadikannya peran penting dalam munculnyaera informasi. Karena keunggulannya, jika dibandingkan dengan transmisi listrik, sebagian besar dari serat optik telah menggantikan jaringan inti dari kawat tembaga di negara maju. Serat optik juga sudah digunakan oleh berbagai perusahaan-perusahaan telekomunikasi untuk mengirimkan sinyal telepon, komunikasi Internet, dan sinyal televisi kabel. Para peneliti di laboratorium Bell telah melakukan percobaan internet dan mencapai kecepatan lebih dari 100 petabit × kilometer per detik dengan menggunakan serat optik dalam berkomunikasi.^[2]

Kotak Serat optik junction. Serat Kabel Kuning single mode ; Kabel orange dan biru serat multi-mode: 62.5/125 µm OM1 dan 50/125 µm OM3 serat, pemandangan.

Proses komunikasi serat optik meliputi beberapa langkah-langkah dasar sebagai berikut:

Membuat sinyal optik yang melibatkan penggunaan pemancar,^[3] biasanya dari suatu sinyal listrik
Menyampaikan sinyal disepanjang fiber, memastikan bahwa sinyal tersebut tidak terlalu menyimpang atau lemah
Menerima sinyal optik
Mengubah menjadi sinyal listrik

Aplikasi

Serat optik digunakan oleh perusahaan-perusahaan telekomunikasi untuk mengirimkan sinyal telepon, komunikasi internet dan sinyal Tv kabel. Karena pelemahan dan gangguannya jauh lebih rendah, serat optik memiliki banyak keuntungan lebih dibandingkan dengan kawat tembaga yaitu dalam aplikasi jarak jauh dan permintaan tinggi. Namun, pembangunan infrastruktur di dalam kota relatif sulit dan memakan waktu yang cukup lama, dan sistem serat optik yang kompleks dan mahal untuk menginstal dan pengoprasiannya. Karena kesulitan-kesulitan ini, sistem komunikasi serat optik telah diprioritaskan untuk diinstal pada aplikasi jarak jauh, di mana orang-orang dapat menggunakan secara maksimal dengan kapasitas transmisi serta mengimbangi peningkatan biaya. Sejak tahun 2000, harga untuk komunikasi serat optik telah turun jauh.

Harga untuk memasang kabel serat optik ke daerah perumahan atau perkantoran saat ini telah menjadi lebih hemat biaya jika dibandingkan dengan pemasangan jaringan menggunkan kabel tembaga. harga ini telah turun dengan biaya $850 per pelanggan ^{[kutipan diperlukan]}. Jika dibandingkan dengan Amerika Serikat, biaya nya lebih rendah di negara-negara seperti Belanda, dimana menggali biaya rendah namun kepadatan rumah cukup tinggi.

Sejak tahun 1990, ketika sistem amplifikasi optik menjadi tersedia secara komersial, industri telekomunikasi telah meletakkan jaringan yang sangat luas seperti antarkota dan melintasi samudra. Pada tahun 2002, jaringan interkontinental 250.000 km dari kabel komunikasi bawah laut dengan kapasitas 2.56 Tb per detik selesai, dan meskipun jaringan tertentu dengan kapasitas yang istimewa informasi, laporan investasi telekomunikasi menunjukkan bahwa kapasitas jaringan yang telah meningkat secara dramatis sejak tahun 2004.

Sejarah

Pada tahun 1880, Alexander Graham Bell dan asistennya Charles Sumner Tainter menciptakan prekursor awal untuk komunikasi serat optik, Fotofon, dan Laboratorium Volta Bell yang baru didirikan di Washington, D. c. Bell dianggap merupakan penemuan yang paling penting. Perangkat ini sangat memungkinkan untuk transmisi suara pada sinar cahaya. Pada tanggal 3 juni 1880, Bell dilakukan transmisi telepon nirkabel pertama di dunia di antara dua bangunan, beberapa 213 meter.^[4]^[5] Karena penggunaan dari media transmisi atmosfer, Fotofon tidak akan terbukti praktis hingga kemajuan dalam laser dan teknologi serat optik diizinkan transportasi yang aman dari cahaya. Penggunaan praktis Fotofon yang pertama datang dalam sistem komunikasi militer beberapa dekade kemudian.

Pada tahun 1954, Harold Hopskins dan Narinder Singh Kapany menunjukkan bahwa gulungan serat kaca memungkinkan cahaya dapat atau untuk ditransmisikan. Awalnya hal itu dianggap bahwa cahaya hanya dapat melintasi hanya dalam media lurus. ^{[klarifikasi diperlukan]} ^{[kutipan diperlukan]}

Pada tahun 1966, Charles K. Kao dan George Hockham mengusulkan bahwa serat optik di Laboratorium STC(STL) di Harlow, Inggris, ketika mereka menunjukkan bahwa kerugian 1.000 dB per kilometer ada di dalam kaca (dibandingkan dengan 5-10 dB/km pada kabel coaxial) adalah karena kontaminan, yang berpotensi dapat dihapus.

Serat optik juga telah berhasil dikembangkan pada tahun 1970 oleh Corning Glass Works, dengan pelemahan yang cukup rendah untuk tujuan komunikasi (sekitar 20 dB/km), dan pada saat yang sama GaAs Laser semikonduktor dikembangkan dengan kompak dan oleh karena itu cocok untuk transmisi cahaya melalui kabel serat optik untuk jarak jauh.

Setelah periode penelitian mulai dari tahun 1975, komersial pertama serat optik sistem komunikasi yang dikembangkan, yang beroperasi pada panjang gelombang sekitar 0,8 µm dan digunakan GaAs laser semikonduktor. Ini generasi pertama sistem dioperasikan pada bit rate 45 Mbps dengan repeater jarak hingga 10 km. Segera pada tanggal 22 April 1977, Telepon Umum dan Elektronik yang dikirim pertama hidup lalu lintas telepon melalui serat optik pada 6 Mbit/s throughput di Long Beach, California.

Pada oktober 1973, Corning Glass menandatangani kontrak pembangunan dengan CSELT dan Pirelli yang bertujuan untuk menguji serat optik di lingkungan perkotaan: pada bulan September 1977, kedua kabel ini dilakukan tes seri atau secara bersamaan, dinamakan COS-2, secara eksperimental ditempatkan di dua baris (9 km) di Turin, untuk yang pertama kalinya di kota besar, dengan kecepatan 140 Mbit/s.^[6]

Generasi kedua dari komunikasi serat optik telah dikembangkan untuk penggunaan komersial pada awal tahun 1980-an, yang dioperasikan pada 1,3 µm, dan digunakan laser semikonduktor InGaAsP. Sistem awalnya dibatasi oleh serat dispersi multi mode dan pada tahun 1981 serat mode single diketahui untuk meningkatkan kinerja sistem, namun konektor praktis mampu bekerja dengan serat single mode yang dimana terbukti sulit untuk berkembang. Pada tahun 1984, mereka telah mengembangkan kabel serat optik yang akan membantu lebih lanjut terhadap kemajuan mereka menuju pembuatan kabel serat optik yang akan mengelilingi dunia. Penyedia layanan SaskTel di Kanada telah menyelesaikan pembangunan jaringan komersial serat optik terpanjang di dunia, yang meliputi 3,268 km dan dihubungkan 52 masyarakat.^[7] pada tahun 1987, sistem ini beroperasi pada tarif bit hingga 1.7 GB per detik dengan repeater jarak hingga 50 km.

Kabel telepon Transatlantic yang pertama menggunakan serat optik TAT-8, berdasarkan Desurvire teknologi dioptimalkan oleh laser amplifikasi. Kemudian ia pergi ke dalam operasi pada tahun 1988.

Generasi ketiga sistem serat optik yang dioperasikan pada 1,55 µm dan memiliki kerugian sekitar 0,2 dB/km. Perkembangan ini didorong oleh penemuan Indium gallium arsenide dan pengembangan Indium Gallium Arsenide fotodioda oleh Pearsall. Insinyur yang sebelumnya mengatasi kesulitan dengan Dispersi pada panjang gelombang menggunakan InGaAsP konvensional laser semikonduktor. Para ilmuwan juga mengatasi kesulitan ini dengan menggunakan serat dispersi bergeser yang dirancang untuk memiliki minimal dispersi di level 1,55 µm atau dengan membatasi laser spektrum tunggal mode longitudinal. Perkembangan ini akhirnya diperbolehkan sistem generasi ketiga untuk beroperasi secara komersial pada 2,5 Gbit per detik dengan repeater jarak lebih dari 100 km.

Generasi keempat dari sistem komunikasi serat optik yang digunakan adalah amplifikasi optik untuk mengurangi kebutuhan repeater dan divisi multiplek panjang gelombang untuk meningkatkan kapasitas data. Kedua perbaikan ini menyebabkan sebuah revolusi yang mengakibatkan dua kali lipat dari kapasitas sistem setiap enam bulan mulai dari tahun 1992 sampai dengan bit rate 10 Tb per detik dicapai pada tahun 2001. Pada tahun 2006 bit-rate dari 14 Tbit/s telah mencapai lebih dari satu 160 km baris menggunakan optical amplifier.^[8]

Berfokus pada pembangunan untuk generasi kelima dari komunikasi serat optik yaitu dengan memperpanjang rentang panjang gelombang yang lebih dari yang sistem WDM untuk dapat beroperasi. Panjang gelombang konvensional, yang dikenal sebagai C band, meliputi panjang gelombang kisaran 1.53-1.57 µm, dan serat keling yang memiliki jendela rendah menjanjikan perpanjangan yang berkisar 1,30-1.65 µm. Perkembangan lainnya termasuk konsep "Soliton Optik", pulsa yang mempertahankan bentuk mereka dengan menangkal efek dispersi dengan efek nonlinier dari serat dengan menggunakan pulsa dari bentuk tertentu.

Pada akhir 1990-an hingga tahun 2000, promotor industri dan penelitian perusahaan seperti KMI, dan RHK diprediksi mengalami peningkatan besar dalam permintaan untuk bandwidth karena dengan adanya peningkatan penggunaan Internet, dan bandwidth komersialisasi dari berbagai layanan intensif konsumen, seperti video on demand. Data lalu lintas Internet protokol meningkat secara eksponensial, pada tingkat yang lebih cepat daripada kompleksitas sirkuit terpadu meningkat di bawah Hukum Moore. Dari kegagalan dot-com bubble, sampai tahun 2006, namun, tren utama dalam industri ini telah konsolidasi perusahaan dan offshoring manufaktur untuk mengurangi biaya. Perusahaan seperti Verizon dan AT&T telah mengambil keuntungan tinggi dari komunikasi serat optik untuk memberikan berbagai data dan layanan broadband ke perumahan pelanggan.

Teknologi

Sistem komunikasi serat optik modern pada umumnya termasuk pemancar optik untuk mengkonversi sinyal listrik menjadi sinyal optik untuk mengirim ke serat optik, kabel yang berisi kumpulan dari beberapa serat optik yang disalurkan melalui saluran bawah tanah dan bangunan, beberapa jenis amplifier, dan penerima optik untuk memulihkan sinyal seperti sinyal listrik. Informasi yang dikirimkan biasanya informasi digital yang dihasilkan oleh komputer, Sistim Telepon, dan perusahaan Televisi kabel.

Pemancar

Sebuah Modul GBIC (tampilkan disini dengan penutup yang dihapus), merupakan sebuat transcevier alat optik dan listrik. Konektor listrik di bagian kanan atas, dan konektor optik dibagian kiri bawah

Dalam bentuk yang paling sederhana, sebuah LED adalah pantulan bias p-n junction, memancarkan cahaya melalui emisi spontan, sebuah fenomena yang disebut sebagai elektroluminescence. Cahaya yang dipancarkan adalah koheren dengan relatif lebar spektral lebar 30-60 nm. Transmisi lampu LED juga tidak efisien, dengan hanya sekitar 1% ^{[kutipan diperlukan]} dari daya input, atau sekitar 100 microwatts, akhirnya diubah menjadi listrik yang telah digabungkan ke dalam serat optik. Namun, karena desain yang relatif sederhana, Led sangat berguna untuk biaya aplikasi rendah.

Komunikasi Led yang paling sering terbuat dari Indium fosfida gallium arsenide(InGaAsP) atau gallium Arsenide (GaAs). Karena InGaAsP Led beroperasi pada panjang gelombang yang lebih panjang dari GaAs Led (1.3 mikrometer vs 0.81-0.87 mikrometer), output spektrum, sementara dalam energi yang lebih luas dalam hal panjang gelombang faktor sekitar 1.7. Besar lebar spektrum Led adalah subjek serat dispersi yang lebih tinggi, sangat membatasi jarak produk bit rate(kegunaan ukuran umum). Led cocok terutama untuk daerah-daerah jaringan aplikasi dengan bit rate 10-100 Mbit per detik dan transmisi jarak beberapa kilometer. Led juga telah dikembangkan yang menggunakan beberapa sumur kuantum untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang yang berbeda dari spektrum yang luas, dan saat ini digunakan untuk daerah-daerah jaringan WDM (Wavelength-Division Multiplexing).

Saat ini, sebagian besar LED telah digantikan oleh perangkat VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) yang menawarkan peningkatan kecepatan, kekuatan dan sifat spektral, dengan biaya yang sama. Umumnya perangkat VCSEL merupakan pasangan baik dengan serat multi mode.

Laser semikonduktor memancarkan cahaya melalui emisi terstimulasi daripada emisi spontan, yang menghasilkan daya output yang tinggi (~100 mW) serta manfaat-manfaat lain terkait dengan sifat cahaya koheren. Output dari laser adalah relatif secara langsung, yang memungkinkan efisiensi tinggi coupling (~50 %) menjadi serat mode tunggal. Lebar spektral yang sempit juga memungkinkan untuk harga atau tarif yang agak tinggi karena mengurangi efek dispersi kromatik. Selain itu, laser semikonduktor yang dapat diatur langsung pada frekuensi tinggi karena waktu rekomendasi singkat.

Umumnya digunakan kelas pemancar laser semikonduktor yang digunakan dalam serat optik meliputi VCSEL (Vertical-Cavity Surface Emitting Laser), Fabry–Pérot dan DFB (Didistribusikan Feed Back).

Laser diode sering langsung termodulasi, itu merupakan cahaya output yang dikendalikan oleh arus dan diterapkan secara langsung ke perangkat. Untuk tingkat data yang sangat tinggi atau sangat panjang jarak link, gelombang sumber laser dapat dioperasikan terus menerus dan cahaya yang dimodulasi oleh perangkat eksternal, modulator optik, seperti modulator penyerapan listrik atau Mach–Zehnder interferometer. Modulasi eksternal meningkatkan jarak link dicapai dengan kehilangan kicauan jarak jauh dengan laser, yang memperluas linewidth langsung termodulasi, meningkatkan dispersi kromatik dalam serat.

Sebuah Pemancar-penerimac adalah perangkat yang menggabungkan pemancar dan penerima di perumahan tunggal (lihat gambar di kanan).

Penerima

Komponen utama dari sebuah penerima optik adalah sensor cahaya atau fotodetektor, yang dimana dapat mengubah cahaya menjadi listrik dengan menggunakan efek fotolistrik. Sensor Cahaya utama untuk telekomunikasi terbuat dari Indium gallium arsenide sensor cahaya yang biasanya semikonduktor berbasis photodiode. Beberapa jenis dari diode memiliki p-n diode, p-di photodiode dan avalanche photodiode. Logam Semikonduktoe Logam(MSM) sensor cahaya juga digunakan karena kesesuaian mereka untuk sirkuit integrasi dalam regenerator dan panjang gelombang-divisi multipleks.

Pada oktober 1973, Corning Glass menandatangani kontrak pembangunan dengan CSELT dan Pirelli yang bertujuan untuk menguji serat optik di lingkungan perkotaan: pada bulan September 1977, kedua kabel ini dilakukan tes seri atau secara bersamaan, dinamakan COS-2, secara eksperimental ditempatkan di dua baris (9 km) di Turin, untuk yang pertama kalinya di kota besar, dengan kecepatan 140 Mbit/s.^[6]

Konverter Optik-listrik biasanya digabungkan dengan amplifier transimpedansi dan membatasi amplifier untuk menghasilkan sinyal digital dalam domain listrik dari sinyal optik yang masuk, yang dapat dilemahkan dan terdistorsi saat melewati saluran. Pemrosesan sinyal lebih lanjut seperti jam pemulihan dari data (CDR) yang dilakukan oleh loop fasa-terkunci juga dapat diterapkan sebelum data diteruskanLebih lanjut.

Jenis Kabel Fiber

Kabel reel trailer dengan saluran yang dapat membawa serat optik

Layanan pit Multi-mode serat optik di bawah tanah

Kabel serat optik ini terdiri dari inti, cladding dan penyangga (pelindung lapisan luar), di mana cladding memandu cahaya sepanjang inti dengan menggunakan metode refleksi internal total. Inti dan cladding (yang memiliki lebihindek bias rendah) yang biasanya terbuat dari kaca silika dengan kualitas tinggi, meskipun mereka berdua bisa terbuat dari plastik juga. Menghubungkan dua serat optik dilakukan dengan fusion splicing atau penyambungan mekanik dan membutuhkan keahlian khusus dan teknologi interkoneksi karena presisi mikroskopis yang diperlukan untuk menyelaraskan inti serat.^[9]

Dua jenis utama dari serat optik yang digunakan dalam komunikasi optik seperti serat optik multi mode dan serat optik mode tunggal. Sebuah serat optik multi mode memiliki inti yang lebih besar (≥ 50 mikrometer), yang memungkinkan kurang tepat, pemancar dan penerima lebih murah untuk terhubung ke semua konektor juga lebih murah. Namun serat multi mode memperkenalkan distorsi multi mode, yang sering membatasi bandwidth dan panjang link. Selain itu, karena konten dopant bentuknya yang lebih tinggi, serat multi-mode juga biasanya mahal dan menunjukkan atenuasi tinggi. Inti dari serat mode tunggal lebih kecil (<10 mikrometer) dan memerlukan komponen lebih mahal dan metodeinterkoneksi, tetapi memungkinkan kinerja lebih lama dan performa link lebih tinggi.

Dalam mengkemas paket serat ke dalam produk komersial, itu biasanya yang protektif dilapisi dengan menggunakan sinar ultraviolet (UV), cahaya polimer akrilat, kemudian diakhiri dengan konektor serat optik dan akhirnya berkumpul menjadi satu kabel. Setelah itu, dapat diletakkan di tanah dan kemudian jalankan melalui dinding bangunan dan aerially disebarkan dengan cara yang mirip dengan kabel tembaga. Serat ini membutuhkan perawatan yang kurang umum dari kabel twisted pair, setelah mereka dikerahkan.^[10]

Kabel khusus digunakan untuk data transmisi bawah laut jarak jauh, misalnya Kabel komunikasi bawah laut. Baru (2011-2013) kabel yang dioperasikan oleh perusahaan komersial (Emerald Atlantis, Hibernia Atlantic) biasanya memiliki empat helai serat dan menyeberangi Atlantik (NYC-London) pada 60-70ms. Biaya masing-masing seperti kabel yaitu sekitar $300M pada tahun 2011. sumber: The Chronicle Herald.

Praktek umum lain untuk bundel banyak helai serat optik dalam jarak jauh transmisi listrik kabel. Ini memanfaatkan kekuatan transmisi hak-hak dengan cara yang efektif, memastikan daya perusahaan dapat memiliki dan mengontrol serat diperlukan untuk memantau perangkat sendiri dan garis, lebih efektif kebal terhadap gangguan, dan menyederhanakan penggunaan teknologi smart grid.

Amplifier

Jarak transmisi dari sistem komunikasi serat optik tradisional telah dibatasi oleh serat redaman dan serat distorsi. Dengan menggunakan pengulangan opto-elektronik, masalah ini telah dihilangkan. Pengulangan ini mengkonversi sinyal ke sinyal listrik, dan kemudian menggunakan pemancar untuk mengirim sinyal lagi pada intensitas yang lebih tinggi dari yang diterima, dengan demikian untuk menangkal kerugian yang terjadi di segmen sebelumnya. Karena kompleksitas yang tinggi dengan panjang gelombang-division multiplexing sinyal (termasuk fakta bahwa mereka harus dipasang sekitar sekali setiap 20 km), biaya pengulangan ini sangat tinggi.

Pendekatan alternatif adalah dengan menggunakan amplifier optik yang menguatkan sinyal optik secara langsung tanpa harus mengkonversi sinyal dalam domain listrik. Hal ini dibuat oleh doping panjang serat dengan langka bumi mineral erbium, dan memompa dengan cahaya dari laser dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari sinyal komunikasi (biasanya 980 nm). Amplifier sebagian besar telah digantikan pengulangan pada instalasi baru.

Panjang gelombang-division multiplexing

Panjang gelombang-division multiplexing (WDM) adalah praktek mengalikan kapasitas yang tersedia dari serat optik melalui penggunaan saluran paralel, masing-masing channel pada panjang gelombang cahaya dedicated. Hal ini memerlukan panjang gelombang division multiplexer pada peralatan transmisi dan demultiplexer (pada dasarnya sebuah spektrometer) dalam menerima peralatan. Tersusun waveguide kisi-kisi yang biasa dipakai untuk multiplexing dan demultiplexing di WDM. Menggunakan teknologi WDM sekarang tersedia secara komersial, bandwidth dari serat dapat dibagi menjadi sebanyak 160 saluran^[11] untuk mendukung gabungan bit rate di kisaran 1.6 Tbit/s.

Parameter

Produk bandwidth jarak jauh

Karena efek dispersi meningkat dengan panjang serat, serat sistem transmisi ini sering ditandai dengan produk bandwidth jarak jauh, biasanya dinyatakan dalam satuan MHz·km. Nilai ini merupakan produk dari bandwidth dan jarak karena ada trade off antara bandwidth dari sinyal dan jarak dapat dilakukan. Misalnya, serat multi-mode umum dengan produk bandwidth jarak jauh dari 500 MHz·km bisa membawa 500 MHz sinyal untuk 1 km atau 1000 MHz sinyal untuk 0,5 km.

Insinyur selalu melihat pada keterbatasan saat ini dalam rangka untuk meningkatkan komunikasi serat optik, dan beberapa pembatasan ini saat ini sedang diteliti.

Rekor kecepatan

Masing-masing serat dapat membawa banyak saluran independen, masing-masing menggunakan panjang gelombang cahaya yang berbeda (panjang gelombang-division multiplexing). Net laju data (data rate tanpa overhead byte) per serat per-channel data rate dikurangi dengan FEC overhead, dikalikan dengan jumlah saluran (biasanya sampai delapan puluh komersial dense WDM sistem hingga 2008^[update]).

Tahun	Organisasi	Kecepatan efektif	WDM saluran	Per channel kecepatan	Jarak
2009	Alcatel-Lucent^[12]	15 Tbit/s	155	100 Gbit/s	90 km
2010	NTT^[13]	69.1 Tbit/s	432	171 Gbit/s	240 km
2011	KIT^[14]	26 Tbit/s	1	26 Tbit/s	50 km
2011	NEC^[15]	101 Tbit/s	370	273 Gbit/s	165 km
2012	NEC, Corning^[16]	1.05 Petabit/s	12 core serat	52.4 km

Sedangkan keterbatasan fisik kabel listrik mencegah kecepatan lebih dari 10 Gigabit per detik, keterbatasan fisik serat optik belum tercapai.^{[butuh rujukan]}

Pada tahun 2013, peneliti baru atau New Scientist melaporkan bahwa sebuah tim di University of Southampton telah mencapai throughput 73.7 Tbit per detik, dengan sinyal yang terletak di 99.7% kecepatan cahaya melalui hollow-core photonic crystal fiber.^[17]

Dispersi

Untuk kaca serat optikmodern, batas jarak maksimum transmisi tidak langsung oleh penyerapan materi tetapi oleh beberapa jenis dispersi atau penyebaran pulsa optik saat mereka melakukan perjalanan di sepanjang serat. Dispersi pada serat optik ini disebabkan oleh berbagai faktor. Dispersi intermodal yang disebabkan oleh aksial berbeda dengan kecepatan yang berbeda mode melintang, batas-batas kinerja serat multi mode. Karena serat mode tunggal mendukung hanya satu mode melintang, dispersi intermodal dihilangkan.

Dalam kinerja serat mode tunggal ini terutama dibatasi oleh dispersi kromatik (juga disebut kelompok velocity dispersion), yang terjadi karena indeks kaca bervariasi sedikit tergantung pada panjang gelombang cahaya, dan cahaya dari real optik pemancar tentu memiliki nol spektral lebar (karena modulation). Mode dispersi polarisasii keterbatasan sumber lain terjadi karena meskipun serat mode tunggal dapat mendukung hanya satu mode melintang, dapat melakukan mode ini berbeda dengan dua polarisasi, dan sedikit ketidaksempurnaan atau distorsi dalam serat dapat mengubah propagasi kecepatan untuk dua polarisasi. Fenomena ini disebut serat birefringence dan dapat dinetralkan dengan menjaga polarisasi serat optik. Dispersi membatasi bandwidth dari serat karena pulsa optik menyebarkan membatasi tingkat yang pulsa dapat mengikuti satu sama lain pada serat dan masih dibedakan pada penerima.

Beberapa dispersi, terutama dispersi kromatik, dapat dihapus oleh 'dispersi compensator'. Hal Ini bekerja dengan menggunakan panjang khusus disiapkan serat yang memiliki dispersi berlawanan dengan yang disebabkan oleh serat transmisi, dan ini mempertajam pulsa sehingga dapat benar diterjemahkan oleh elektronik.

Attenuation

Fiber redaman, yang memerlukan penggunaan sistem amplifikasi, disebabkan oleh kombinasi penyerapan materi, Rayleigh hamburan, Mie hamburan, dan kerugian koneksi. Meskipun penyerapan bahan untuk silika murni hanya sekitar 0,03 dB / km (serat yang modern memiliki redaman sekitar 0,3 dB / km), kotoran dalam serat optik asli yang disebabkan pelemahan dari sekitar 1000 dB / km. Bentuk lain dari pelemahan disebabkan oleh tekanan fisik untuk serat, fluktuasi mikroskopis dalam kepadatan, dan teknik splicing tidak sempurna..^[18]

Transmisi windows

Masing-masing efek yang memberikan kontribusi terhadap redaman dan dispersi tergantung pada panjang gelombang optik. Ada panjang gelombang band (atau windows) di mana efek ini lemah, dan ini adalah yang paling menguntungkan untuk transmisi. Jendela ini telah dibakukan, dan saat ini definisi band adalah sebagai berikut:^[19]

Band	Deskripsi	Jangkauan Panjang Gelombang
O band	asli	1260 untuk 1360 nm
E band	diperpanjang	1360 untuk 1460 nm
S band	panjang gelombang pendek	1460 untuk 1530 nm
C band	konvensional ("erbium jendela")	1530 untuk 1565 nm
L band	panjang gelombang	1565 1625 nm
U band	panjang gelombang ultralong	1625 untuk 1675 nm

Perhatikan bahwa tabel ini menunjukkan bahwa teknologi saat ini telah berhasil menjembatani kedua dan ketiga windows yang awalnya penjaluran.

Secara historis, ada jendela yang digunakan di bawah band O, yang disebut jendela pertama, di 800-900 nm; Namun, kerugian yang tinggi di wilayah ini sehingga jendela ini digunakan terutama untuk komunikasi jarak pendek. Jendela yang lebih rendah saat ini (O dan E) sekitar 1.300 nm memiliki kerugian yang jauh lebih rendah. Daerah ini memiliki dispersi nol. Jendela tengah (S dan C) sekitar 1.500 nm yang paling banyak digunakan. Daerah ini memiliki kerugian pelemahan terendah dan mencapai rentang terpanjang. Memang ada beberapa dispersi, sehingga perangkat dispersi kompensator digunakan untuk menghapus ini.

Regenerasi

Ketika link komunikasi harus menjangkau jarak yang lebih besar dari teknologi serat optik yang ada mampu, sinyal harus dibuat ulang di antara poin di link oleh repeater komunikasi optik. Pengulangan menambah biaya besar untuk sistem komunikasi, dan sebagainya perancang sistem mencoba untuk meminimalkan penggunaannya.

kemajuan terbaru dalam teknologi komunikasi serat optik telah mengurangi degradasi sinyal sejauh bahwa regenerasi sinyal optik hanya diperlukan lebih dari jarak ratusan kilometer. Ini telah sangat mengurangi biaya jaringan optik, khususnya atas bawah bentang di mana biaya dan keandalan repeater adalah salah satu faktor kunci yang menentukan kinerja sistem kabel seluruh. Kemajuan utama yang berkontribusi terhadap peningkatan kinerja ini manajemen dispersi, yang berusaha untuk menyeimbangkan efek dispersi terhadap non-linearitas; dan soliton, yang menggunakan efek nonlinear dalam serat untuk memungkinkan propagasi dispersi bebas jarak jauh.

Last mile

Meskipun sistem serat optik unggul dalam aplikasi-bandwidth tinggi, serat optik telah lambat untuk mencapai tujuannya dari serat ke lokasi atau untuk memecahkan masalah mil terakhir. Namun, karena permintaan meningkat bandwidth, semakin banyak kemajuan menuju tujuan ini dapat diamati. Di Jepang, misalnya Epon telah digantikan DSL sebagai sumber internet broadband. KT Korea Selatan juga menyediakan layanan yang disebut FTTH (Fiber To The Home), yang menyediakan koneksi serat optik ke rumah pelanggan. Penyebaran FTTH terbesar berada di Jepang, Korea Selatan, dan China. Singapura mulai pelaksanaan mereka semua-serat Next Generation Nationwide Broadband Network (Next Gen NBN), yang dijadwalkan selesai pada 2012 dan sedang dipasang oleh OpenNet. Karena mereka mulai menggelar layanan pada bulan September 2010, cakupan jaringan di Singapura sudah mencapai 85% secara nasional.

Di AS, Verizon Communications menyediakan layanan FTTH disebut FiOS untuk memilih tinggi ARPU (Average Revenue Per User) pasar dalam wilayahnya yang ada. Utama yang masih hidup ILEC lain (atau Incumbent lokal Exchange Carrier), AT & T, menggunakan FTTN (Fiber To The Node) layanan yang disebut U-ayat dengan twisted-pair ke rumah. pesaing MSO mereka mempekerjakan FTTN dengan membujuk menggunakan HFC. Semua jaringan akses utama menggunakan serat untuk sebagian besar jarak dari jaringan penyedia layanan kepada pelanggan.

Sama seperti di AS, Wilson Utilities, terletak di Wilson, Carolina Utara, telah menerapkan FTTH dan telah berhasil mencapai 1 fiber gigabit ke rumah. Ini dilaksanakan pada akhir 2013. Wilson Utilitas pertama digulirkan FTTH mereka (Fiber ke Home) pada 2012 dengan kecepatan persembahan 20/40/60/100 megabit per detik. layanan mereka disebut sebagai Greenlight.

Beberapa kota kecil lainnya di AS, seperti Morristown, TN, telah memiliki perusahaan utilitas lokal mereka, Morristown Utilitas Sistem dalam hal ini, menyebarkan FTTH, menawarkan kecepatan gigabit simetris untuk setiap pelanggan (meskipun sebagian besar adalah 50/50 atau 100/100 MBit ). Ini disebut MUS FIBERNET. AT & T dan lain-lain telah secara agresif mencari undang-undang di tingkat negara untuk mencegah persaingan lebih lanjut dari kota, meskipun investasi yang rendah di daerah pedesaan.

Teknologi jaringan akses global yang dominan adalah Epon (Ethernet Passive Optical Network). Di Eropa, dan di antara perusahaan telekomunikasi di Amerika Serikat, BPON (berbasis ATM Broadband PON) dan GPON (Gigabit PON) memiliki akar di FSAN (Full Service Access Network) dan ITU-T standar organisasi di bawah kendali mereka.

Dibandingkan dengan transmisi listrik

Serat optik sambatan laboratorium mobil yang digunakan untuk mengakses dan sambatan kabel bawah tanah

Sambatan serat optik bawah tanah kandang dibuka

Pilihan antara serat optik dan listrik (atau tembaga) transmisi untuk sistem tertentu yang dibuat berdasarkan jumlah trade-off. Serat optik umumnya dipilih untuk sistem yang memerlukan lebih tinggi bandwidth atau mencakup jarak yang lebih jauh dibandingkan kabel listrik dapat menampung.

Manfaat utama dari serat kerugian yang sangat rendah (sehingga jarak yang jauh antara amplifier / repeater), ketiadaan arus tanah dan sinyal parasit dan kekuasaan isu-isu lain yang umum untuk panjang paralel konduktor listrik berjalan (karena ketergantungan pada cahaya daripada listrik untuk transmisi, dan sifat dielektrik serat optik), dan kapasitas data yang membawa nya inheren tinggi.Ribuan link listrik akan diperlukan untuk mengganti kabel serat bandwidth tinggi tunggal. Manfaat lain dari serat adalah bahwa bahkan ketika menjalankan bersama satu sama lain untuk jarak jauh, kabel serat mengalami efektif tidak ada crosstalk, berbeda dengan beberapa jenis jalur transmisi listrik. Serat dapat diinstal di daerah yang tinggi dengan gangguan elektromagnetik (EMI), seperti di samping garis utilitas, listrik, dan rel kereta api. Bukan logam dielektrik semua-kabel juga ideal untuk daerah tinggi petir-strike kejadian.

Sebagai perbandingan, sedangkan single-line, voice-grade tembaga sistem lebih dari beberapa kilometer memerlukan in-line sinyal pengulangan untuk kinerja yang memuaskan; hal ini tidak biasa untuk sistem optik untuk pergi lebih dari 100 kilometer (62 mi), dengan tidak aktif atau pasif pengolahan. Kabel serat mode tunggal yang umum tersedia panjang di 12 km, meminimalkan jumlah splices diperlukan melalui kabel panjang run. Serat multi mode tersedia dalam panjang hingga 4 km, meskipun standar industri hanya mandat 2 km berjalan tak terputus.

Dalam jarak pendek dan aplikasi bandwidth yang relatif rendah, transmisi listrik sering disukai karena nya

Biaya material yang lebih rendah, di mana jumlah besar yang tidak diperlukan
Biaya yang lebih rendah dari pemancar dan penerima
Kemampuan untuk membawa daya listrik serta sinyal (kabel dirancang tepat)
Kemudahan operasi transduser dalam mode linier.
Crosstalk dari kabel dan terdekat parasit yang tidak diinginkan sinyal peningkatan keuntungan lainnya dari penggantian dan mitigasi perangkat.

serat optik yang lebih sulit dan mahal untuk sambatan dari konduktor listrik. Dan pada kekuatan yang lebih tinggi, serat optik rentan terhadap serat sekering, mengakibatkan kerusakan bencana dari serat inti dan kerusakan pada komponen transmisi.^[20]

Karena manfaat dari transmisi listrik, komunikasi optik tidak umum di box-to-box pendek, backplane, atau aplikasi chip-ke-chip; Namun, sistem optik pada skala tersebut telah dibuktikan di laboratorium.

Dalam situasi tertentu serat dapat digunakan bahkan untuk jarak pendek atau aplikasi bandwidth rendah, karena fitur-fitur penting lainnya:

Kekebalan terhadap gangguan elektromagnetik, termasuk nuklir pulsa elektromagnetik.
hambatan listrik yang tinggi, sehingga aman untuk digunakan di dekat peralatan tegangan tinggi atau antara daerah dengan potensi bumi yang berbeda.
Bobot yang lebih ringan yang sangat penting, misalnya di pesawat terbang.
Tidak ada percikan api yang sangat penting dalam mudah terbakar atau meledak lingkungan gas.
Elektromagnetik yang tidak memancar, dan sulit untuk menyadap tanpa mengganggu sinyal—penting dalam tinggi-keamanan lingkungan.
Ukuran-penting jauh lebih kecil kabel di mana jalur terbatas, seperti jaringan sebuah bangunan yang ada, di mana saluran yang lebih kecil dapat dibor dan ruang dapat disimpan di saluran kabel yang ada dan nampan.
Ketahanan terhadap korosi karena media transmisi non-logam

Kabel serat optik dapat diinstal pada bangunan dengan peralatan yang sama yang digunakan untuk menginstal tembaga dan kabel koaksial, dengan beberapa modifikasi karena ukuran kecil dan ketegangan tarik terbatas dan radius tikungan kabel optik. kabel optik biasanya dapat diinstal dalam sistem saluran di bentang dari 6000 meter atau lebih tergantung pada kondisi saluran ini, tata letak sistem saluran, dan teknik instalasi. kabel lagi dapat digulung pada titik menengah dan ditarik lebih jauh ke dalam sistem saluran yang diperlukan.

Standar Pengaturan

Agar berbagai produsen dapat mengembangkan komponen-komponen yang berfungsi mensinergikan dalam sistem komunikasi serat optik, sejumlah standar telah ditetapkan atau dikembangkan. Persatuan Telekomunikasi Internasional atau yang disebut dalam bahasa inggris (The International Telecommunications Union) menerbitkan beberapa standar yang berkaitan dengan karakteristik dan kinerja dari serat itu sendiri, termasuk

ITU-T G. 651, "Karakteristik 50/125 µm multimode graded index kabel serat optik"
ITU-T G. 652, "Karakteristik dari single-mode kabel serat optik"

Standar lainnya yang menetukan dari kriteria kinerja untuk serat, pemancar dan penerima yang akan digunakan bersama-sama dalam sesuai sistem. Beberapa standar ini adalah:

100 Gigabit Ethernet
10 Gigabit Ethernet
Fibre Channel
Gigabit Ethernet
HIPPI
Synchronous Digital Hierarchy
Synchronous Optical Networking
Optical Transport Network (OTN)

TOSLINK merupakan format yang paling umum untuk kabel Audio digital yang menggunakan serat optik plastik untuk menghubungkan sumber-sumber digital untuk sumber digital.

Lihat juga

Serat hitam
Fiber to the x
Gratis-ruang komunikasi optik
Teori informasi
Jaringan Optik Pasif

Referensi

^ "Future Trends in Fiber Optics Communication" (PDF).
^ Bell Labs breaks optical transmission record, 100 Petabit per second kilometer barrier, Phys.org, 29 September 2009
^ "Guide To Fiber Optics & Permises Cabling".
^ Mary Kay Carson (2007).
^ Alexander Graham Bell (October 1880).
^ ^a ^b <Buzzelli, S., et al.
^ Rigby, P. (2014).
^ "14 Tbit/s over a single optical fiber: successful demonstration of world's largest capacity" Diarsipkan 2017-09-21 di Wayback Machine..
^ An optical fiber will break if it is bent too sharply.
^ ""What's in a Domain Name?"". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2007-09-27. Diakses tanggal 2016-10-21.
^ Infinera Introduces New Line System Diarsipkan 2010-01-15 di Wayback Machine. Infinera Corp press release, Retrieved 2009-08-26
^ "Alcatel-Lucent Bell Labs announces new optical transmission record and breaks 100 Petabit per second kilometer barrier" (Press release).
^ "World Record 69-Terabit Capacity for Optical Transmission over a Single Optical Fiber" Diarsipkan 2010-12-01 di Wayback Machine. (Press release).
^ "Laser puts record data rate through fibre".
^ "Ultrafast fibre optics set new speed record".
^ "NEC and Corning achieve petabit optical transmission".
^ "Big data, now at the speed of light", New Scientist, March 30, 2013, p. 14.
^ FIBER OPTIC TECHNOLOGY AND ITS ROLE IN THE INFORMATION REVOLUTION
^ Encyclopedia of Laser Physics and Technology
^ Lee, M. M.; J. M. Roth; T. G. Ulmer; C. V. Cryan (2006).

Ensiklopedia Fisika Laser dan Teknologi
Serat Optik Teknologi oleh Vivek Alwayn
Agrawal, Govind P. (2002).Serat optik sistem komunikasi. New York: John Wiley & Sons.ISBN 0-471-21571-6.

Bacaan lebih lanjut

Keiser, Gerd. (2011). Komunikasi serat optik, 4th ed. New York, NY: McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-338071-1
Senior, John. (2008). Komunikasi Serat optik: prinsip-Prinsip dan Praktek, 3rd ed. Prentice Hall. ISBN 978-0-13-032681-2

Pranala luar

Bagaimana Fiber optik (Howstuffworks.com)
Laser dan Serat optik Revolusi
Serat Optik, dari Hyperphysics di Georgia State University
"Pengertian Komunikasi Optik" Diarsipkan 2006-12-30 di Wayback Machine. An IBM redbook
FTTx Primer Bulan Juli 2008
Serat optik transmisi dalam keamanan dan pengawasan solusi
Serat Optik - Internet, tv Kabel dan Telepon Komunikasi Diarsipkan 2016-10-22 di Wayback Machine.
Simulasi berbasis serat optik sistem transmisi

[1] "Future Trends in Fiber Optics Communication" (PDF).

[2] Bell Labs breaks optical transmission record, 100 Petabit per second kilometer barrier, Phys.org, 29 September 2009

[3] "Guide To Fiber Optics & Permises Cabling".

[4] Mary Kay Carson (2007).

[5] Alexander Graham Bell (October 1880).

[Buzzelli,_S.,_et_al-6] <Buzzelli, S., et al.

[7] Rigby, P. (2014).

[ntt14-8] "14 Tbit/s over a single optical fiber: successful demonstration of world's largest capacity" Diarsipkan 2017-09-21 di Wayback Machine..

[9] An optical fiber will break if it is bent too sharply.

[10] ""What's in a Domain Name?"". Diarsipkan dari versi asli tanggal 2007-09-27. Diakses tanggal 2016-10-21.

[11] Infinera Introduces New Line System Diarsipkan 2010-01-15 di Wayback Machine. Infinera Corp press release, Retrieved 2009-08-26

[12] "Alcatel-Lucent Bell Labs announces new optical transmission record and breaks 100 Petabit per second kilometer barrier" (Press release).

[13] "World Record 69-Terabit Capacity for Optical Transmission over a Single Optical Fiber" Diarsipkan 2010-12-01 di Wayback Machine. (Press release).

[14] "Laser puts record data rate through fibre".

[15] "Ultrafast fibre optics set new speed record".

[16] "NEC and Corning achieve petabit optical transmission".

[17] "Big data, now at the speed of light", New Scientist, March 30, 2013, p. 14.

[18] FIBER OPTIC TECHNOLOGY AND ITS ROLE IN THE INFORMATION REVOLUTION

[19] Encyclopedia of Laser Physics and Technology

[20] Lee, M. M.; J. M. Roth; T. G. Ulmer; C. V. Cryan (2006).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]