Apa itu Serat Indeks Langkah?

Definisi Serat Step-Index

Definisi: Serat step-index adalah jenis serat optik yang diklasifikasikan berdasarkan distribusi indeks biasnya. Sebagai pandu gelombang optik, serat ini memiliki indeks bias konstan dalam inti dan indeks bias konstan lainnya dalam pelapis. Perlu dicatat bahwa indeks bias inti sedikit lebih tinggi dari pada pelapis, dengan perubahan mendadak terjadi di antarmuka inti-pelapis—dari sinilah istilah "step-index" berasal.

Profil indeks bias dari serat step-index digambarkan dalam gambar di bawah ini:

Propagasi dalam Serat Step-Index

Ketika cahaya merambat melalui serat optik step-index, ia mengikuti jalur zigzag yang terdiri dari garis lurus, fenomena ini dimungkinkan oleh pantulan internal total di antarmuka inti-pelapis.

Secara matematis, profil indeks bias dari serat step-index dinyatakan sebagai:

a adalah radius inti; r adalah jarak radial

Mode Serat Step-Index

Serat Step-Index Single-Mode

Dalam serat step-index single-mode, diameter inti sangat kecil sehingga hanya memungkinkan satu mode propagasi, artinya hanya satu sinar cahaya yang melewati serat. Karakteristik unik ini menghilangkan distorsi yang disebabkan oleh perbedaan penundaan antara beberapa sinar.

Propagasi sinar cahaya melalui serat optik step-index single-mode digambarkan dalam gambar di bawah ini:

Karakteristik Serat Step-Index Single-Mode

Diameter inti di sini sangat sempit, memungkinkan hanya satu mode propagasi untuk melewati serat. Umumnya, ukuran inti berkisar antara 2 hingga 15 mikrometer.

Serat Step-Index Multimode

Dalam serat step-index multimode, diameter inti cukup besar untuk memungkinkan beberapa mode propagasi, artinya beberapa sinar cahaya dapat melewati serat secara bersamaan. Namun, propagasi simultan dari beberapa sinar ini menyebabkan distorsi karena perbedaan dalam penundaan propagasinya.

Propagasi sinar cahaya melalui serat optik step-index multimode ditunjukkan dalam gambar di bawah ini:

Karakteristik Inti Serat Multimode

Gambar di atas jelas menunjukkan bahwa diameter inti cukup besar untuk memungkinkan beberapa jalur propagasi. Umumnya, ukuran inti berkisar antara 50 hingga 1000 mikrometer.

Variasi Indeks Bias dalam Serat Step-Index

Perlu dicatat bahwa profil indeks bias dari serat step-index ditandai oleh:

Sumber Cahaya dan Karakteristik Serat Step-Index

Diode emisi cahaya (LED) adalah sumber cahaya utama yang digunakan dalam serat ini.

Keuntungan Serat Step-Index

• Proses manufaktur sederhana

• Produksi hemat biaya

• Propagasi melalui pantulan internal total

Kerugian Serat Step-Index

• Propagasi single-mode membatasi kapasitas pengiriman informasi karena pembatasan hanya satu sinar cahaya yang ditransmisikan sekaligus.

• Kesulitan dalam koneksi cahaya disebabkan oleh diameter inti yang kecil.

Aplikasi Serat Step-Index

Serat step-index terutama digunakan dalam koneksi jaringan area lokal (LAN). Hal ini karena kapasitas transmisi informasinya lebih rendah dibandingkan dengan serat bertingkat indeks.