pengenalan fiber optik
TAKRIFAN GENTIAN OPTIK:
Gentian optik merupakan satu pemandu gelombang cahaya yang terdiri daripada teras (core), salutan (cladding) dan jaket pelindung (protective jacket)
Perhubungan sistem gentian optik menggunakan kabel gentian optik sebagai media penghantaran
Maklumat yang dihantar adalah dalam bentuk cahaya yang merambat dalam kabel gentian optik
Terdapat 3 elemen dalam sistem gentian optik iaituPemancar (sumber cahaya), gentian optik dan penerima (pengesan cahaya)
Pemancar - menukarkan isyarat digital kepada denyut cahaya
Penerima – mengesan denyut cahaya dan menukarkannya kepada signal elektrik dan signal ini akan dikuatkan dan ditukar kepada bentuk asal data
KEGUNAAN GENTIAN OPTIK:
CCTV untuk kawalan keselamatan bangunan, Perkabelan rangkaian komputer LAN dan WAN
CCTV untuk studio Kawalan dan komunikasi pesawat,Sistem rangkaian telekomunikasi
,Sistem kawalan loji nuklear, Kawalan dan komunikasi kapal laut
PERAMBATAN CAHAYA DALAM GENTIAN OPTIK:
-Perambatan cahaya dalam gentian optik adalah berbetuk zig zag Ini kerana kelajuan cahaya
berbeza apabila melalui bahan yang mempunyai ketumpatan yang berbeza.
-Kelajuan cahaya bergantung kepada indeks biasan sesuatu bahan, n
-Apabila n > 1 cahaya yang merambat dalam bahan tersebut bergerak perlahan
Contoh nilai indeks biasan:
Perambatan cahaya dalam gentian optik ini menggunakan Hukum Snell yang menggunakan konsep ”apabila cahaya menembusi dua bahan yang berlainan ketumpatan maka cahaya itu akan dibiaskan.”
n1 sin q1 = n2 sin q2 di mana,
n1 = indeks biasan bagi bahan 1
n2 = indeks biasan bagi bahan 2
q1 = sudut masukan
q2 = sudut keluar
Apabila sudut masukan q1, sehingga cahaya itu terbias dan menjadikan cahaya yang keluar mendekati garis normal dan menjadi sudut tepat dinamakan sebagai sudut genting
n1 sin q1 = n2 sin q2
sin q1 = n2 sin q2
n1
Apabila q2 = 90° di mana sin q2 = 1 (sin 90° = 1) dan q1 = qc
Maka,
Sudut critical (genting) , qc = sin-1 (n2 / n1)
Apabila cahaya keluar yang menghasilkan nilai sudut (q2) yang melebihi sudut genting pula dinamakan sebagai Pantulan Dalam Penuh (Total Internal Reflection-TIR)
Fungsi Blok:
1 Pengkod – menukarkan isyarat asal dalam bentuk analog kepada isyarat digital menggunakan ADC (Analog Digital Converter)
2 Punca cahaya – Denyut-denyut digital ditukarkan dari bentuk voltan ke bentuk arus. Keamatan cahaya bergantung kepada jumlah arus yang mengalir. Pengganding digunakan untuk menyambung punca cahaya dengan gentian optik
3 Pengesan cahaya – cahaya yang diterima ditukar semula kepada bentuk arus. Kemudian denyut arus ditukar kepada bentuk voltan
4 Penyahkod – Menukarkan semula isyarat digital kepada maklumat asal dalam bentuk analog
5 Repeater – Digunakan untuk menguatkan semula denyut cahaya yang dihantar supaya pengesan cahaya boleh menerima denyut cahaya
- - Punca cahaya untuk komunikasi fiber optik perlu berkeupayaan untuk ON dan OFF dalam 10 juta atau billions kali persaat
- Kuasa cahaya yang dipancarkan mesti mencukupi untuk melalui fiber optik
- Fiber optik yang digunakan hendaklah tidak dipengaruhi oleh kesan suhu
- Kos pengeluaran punca cahaya mestilah tidak mahal
- Punca cahaya yang digunakan boleh beroperasi pada bidang ruang yang besar
- Penukaran isyarat elektrik kepada cahaya mestilah linear bagi mengelakkan gangguan
- Cahaya yang dihasilkan hendaklah pada kadar gelombang yang minima
- Punca cahaya yang digunakan dapat diaplikasikan pada fiber optik
- Terdapat 2 jenis punca cahaya iaitu LED (Light Emitting Diode) dan ILD (Injection Laser Diode) di mana LED adalah punca cahaya yang incoherent (memancar cahaya secara arah berselerak) tetapi ILD adalah punca cahaya yang coherent (memancar cahaya arah tersusun)
Perbandingan Penggunaan LED dan ILD:
LED (Light Emitting Diode) | ILD (Injection Laser Diode) |
Lebih murah | Lebih mahal |
Lebar jalur yang lebih kecil | Mempunyai lebar jalur yang lebih besar (over 2GHz) |
Kuasa spektrum yang rendah | Kuasa cahaya yang lebih tinggi |
Lebar spektrum yang besar | Lebar spektrum cahaya yang kecil |
Penghantaran jarak dekat | Penghantaran jarak jauh |
Penghantran data berkelajuan rendah | Penghantaran data berkelajuan tinggi |
CIRI-CIRI PENGESAN CAHAYA:
Mestilah sensitif terhadap cahaya dan boleh menukar isyarat cahaya kepada maklumat walaupun cahaya yang diterima minima
Cekap menukarkan isyarat cahaya kepada bentuk digital
Mengambil masa yang singkat untuk mengesan cahaya
Menggunakan nilai julat panjang gelombang yang besar untuk mengesan isyarat lebih cekap
Dua jenis pengesan yang selalu digunakan ialah PIN (Positive Intrinsic Negative Photodiode) dan APD (Avalanche Photodiode)
Perbandingan penggunaan PIN dan APD:
PIN | APD |
Lebih murah | Lebih mahal |
Memerlukan kuasa cahaya yang sangat tinggi | Sangat sensitif pada signal cahaya walaupun rendah |
Digunakan untuk perhubungan aplikasi jarak dekat | Digunakan untuk perhubungan aplikasi jarak jauh |
Kurang sensitif pada perubahan suhu | Sangat sensitif pada perubahan suhu |
KEBAIKAN DAN KELEMAHAN PENGGUNAAN FIBER OPTIK
Lebar jalur yang luas – oleh itu ia kerap digunakan sebagai antaramuka penghantran terutamanya pada perhubungan jarak jauh yang mempunyai kos yang terhad. Lebar jalur yang luas membolehkan lebih banyak maklumat dapat dihantar melalui gentian optik dalam bentuk kumpulan saluran yang lebih banyak
Saiz diameter yang kecil dan ringan – Gentian ini mempunyai saiz sehalus sehelai rambut manusia. Gentian ini disaluti lapisan sebagai perlindungan. Saiz yang kecil membolehkan ia diselitkan dibawah saluran yang sedia ada tanpa memerlukan saluran yang baru. Ia juga mudah dikawal berbanding dengan kabel sepaksi
Terhindar daripada gangguan induktif – di mana penghantaran data melalui gentian optik bebas daripada hingar kerana gentian optik tidak bersifat seperti antena yang menerima gangguan frekuensi radio (RFI) dan gangguan elektromagnet (EMI dan EMPS). Oleh itu, ia dapat beroperasi dalam persekitaran yang terdapat hingar elektrik seperti persekitaran nuklear.
Pemancaran berkualiti tinggi – kerana gentian optik terhindar daripada hingar. Gentian ini menghasilkan sistem komunikasi yang berkualiti lebih tinggi berbanding talian penghantaran biasa dan gelombang mikro.
Kos pemasangan Dan Operasi Yang Murah – Lebar jalur yang luas dan kurang kuasa kehilangan meningkatkan ruang ulangan (repeater spacing). Oleh itu ia mengurangkan kos modal satah luaran.
