Perjalanan Serat Optik: Sejak Jaman Romawi Hingga Masa Kini

Apa yang anda pikirkan saat mendengar kata serat optik? Hmm, pasti anda membayangkan sebuah terobosan teknologi terbaru super canggih yang membuat pengalaman menjelajahi Internet menjadi jauh lebih cepat. Kalau anda belum tau apa itu fiber optik, silahkan dibaca artikelnya ya.

Ya tapi anda emang ga salah kok, karena serat optik ini bisa mengantarkan data berukuran besar dengan kecepatan yang sangat tinggi, melalui helai kaca murni yang sangat tipis, dengan memancarkan informasi dalam bentuk denyutan cahaya. Tapi apakah anda tahu, perjalanan teknologi serat optik hingga mencapai bentuknya sekarang ini, bahkan sudah dimulai jauuuh sebelum peralatan canggih yang kita pakai sekarang ini terpikirkan.

Kali ini saya ingin berbagi tentang masa-masa penting dalam sejarah perjalanan perkembangan teknologi serat optik, disimak ya.

Sejak jaman Romawi, kaca memang sudah dibuat menjadi serat. Tapi, baru pada 1790an, Claude Chappe menemukan ‘telegraf optik’ pertama – sebuah sistem yang terdiri dari serangkaian lampu yang dipasangkan di menara dimana operator akan menyampaikan pesan dari satu menara ke menara selanjutnya.

1

Yap, awal mula sandi semaphore adalah dari telegraf optik temuan Claude Chappe.

Tahun 1840an, ahli Fisika Daniel Collodon dan Jacques Babinet memperlihatkan bahwa cahaya dapat diarahkan sepanjang semburan air untuk pertunjukan air mancur. Wih, ternyata cahaya warna warni yang sering saya lihat menari di pancuran air taman kota sudah ditemukan dari lama sekali.

Pada 1854, John Tyndall, seorang fisikawan, menunjukkan bahwa cahaya ternyata dapat berjalan melalui aliran air yang melengkung, pasti saat itu beliau berpikir “wah, berarti sinyal cahaya bisa dibengkokin nih, coba buktiin ah.” Kemudian ia membuktikannya dengan menyiapkan satu bak air dengan pipa yang keluar di satu sisinya. Saat air mengalir dari pipa, ia memancarkan cahaya pada bak kedalam aliran air. Saat air turun, sebuah lengkungan cahaya juga mengikuti air yang turun.

2

Sketsa sistem telepon oleh Alexander Graham Bell

Kemudian, seperti kita tahu, tahun 1880, Alexander Graham Bell mematenkan sistem telepon optik yang disebut photophone. Tetapi penemuan awalnya, telepon, terbukti lebih realistis untuk masa itu.

Masih di tahun yang sama, William Wheeler menemukan sebuah sistem pipa cahaya dengan lapisan yang bisa memantulkan cahaya, dan bisa menerangi rumah dengan menggunakan cahaya dari lampu listrik melengkung yang ditempatkan di basement dan mengarahkan cahaya ke seluruh bagian rumah melalui beberapa pipa. Kebayang ga?

Doktor Roth dan Reuss, dari Wina, menggunakan batang kaca bengkok untuk menerangi rongga tubuh pada tahun 1888. Lalu tujuh tahun kemudian, seorang insinyur Perancis, Henry Saint-Rene merancang sebuah sistem yang terdiri dari batang kaca bengkok untuk memandu gambar cahaya dalam percobaan awal pembuatan televisi. Dan pada 1898, David Smith mengajukan paten untuk pencahayaan gigi menggunakan batang kaca melengkung. Wah, satu dekade yang penuh dengan inovasi ya.

Pada 1920an, John Logie Baird mematenkan sebuah ide untuk menggunakan rangkaian batang transparan untuk memancarkan gambar untuk televisi, dan Clarence W. Hansell melakukan hal yang sama untuk faksimili.

Tetapi, Heinrich Lamm adalah orang pertama yang mengirimkan gambar melalui seikat serat optik pada 1930. Gambar yang dikirim adalah kawat dari lampu pijar. Tujuannya saat itu adalah untuk melihat bagian tubuh yang susah diakses, tapi sayangnya kebangkitan Nazi saat itu memaksa Lamm, yang seorang Yahudi, untuk pindah ke Amerika dan mengabaikan mimpinya menjadi professor kesehatan. Usahaya untuk mengajukan paten ditolak karena sudah ada paten milik Hansell. Sayang sekali ya.

Di tahun 1951, Holger Moeller mengajukan paten di Denmark untuk penggambaran serat optik, dimana ia mengajukan ide untuk membungkus serat kaca atau plastik dengan menggunakan material transparan berindeks rendah. Tiga tahun kemudian, Abraham Van Heel dan Harold H. Hopkins memperlihatkan ikatan penggambaran di British Journal Nature secara terpisah. Van Heel kemudian menghasilkan sistem serat terbungkus yang secara luar biasa mengurangi gangguan sinyal dan ‘salah sambung’ antar serat.

Masih di tahun 1954, ‘maser’ dikembangkan oleh Charles Townes dan rekannya di Columbia University. Maser adalah singkatan dari “microwave amplification by stimulated emission of radiation.”

Kemudian, laser diperkenalkan pada tahun 1958 sebagai sumber cahaya yang efisien. Konsep laser diperkenalkan oleh Charles Townes dan Arthur Schawlow yang menunjukkan bahwa maser juga bisa kok dioperasikan dalam wilayah optik dan infrared. Jadi, pada dasarnya cahaya dipantulkan bolak balik dalam sebuah medium bertenaga untuk menghasilkan cahaya kuat dan bukannya molekul udara yang diperbesar untuk menghasilkan gelombang radio, seperti pada maser.

3

Warna warni cahaya laser

Mungkin anda kira laser adalah sebuah kata biasa, tapi sebenarnya itu singkatan dari “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.” Hayoo, apa artinya? Artinya adalah gelombang cahaya yang distimulasi oleh emisi radiasi.

Tahun 1960, laser bertenaga gas helium-neon yang bekerja berkelanjutan ditemukan dan diuji coba. Pada tahun yang sama, laser yang dapat dioperasikan ditemukan dengan menggunakan kristal rubi sintetis sebagai medium dan menghasilkan denyutan cahaya.

Berlanjut ke tahun 1961, Eliaz Snitzer dari American Optical mempublikasikan sebuah penjelasan teoritis tentang serat tunggal yang intinya sangat kecil sehingga dapat membawa cahaya hanya dengan mode panduan-gelombang. Snitzer berhasil mendemonstrasikan sebuah laser yang diarahkan melalui serat kaca tipis yang bisa digunakan untuk keperluan medis, tapi ternyata kalo untuk keperluan komunikasi, cahaya yang hilang terlalu banyak.

Charles Kao dan George Hockham, dari Standar Communications Laboratories di Inggris, mempublikasikan sebuah jurnal pada tahun 1964 yang menunjukkan, secara teoritis, cahaya yang hilang di serat kaca saat itu, dapat dikurangi secara dramatis dengan mengurangi kotoran.

Jangan cape ya bacanya, makin seru loh cerita perjalanan serat optik selanjutnya.

Yuk kita lanjutkan ke tahun 1970, ketika tujuan untuk membuat serat tunggal dengan redaman kurang dari 20dB/km dapat dicapai oleh para ilmuwan di Corning Glass Works. Yaay! Hal ini bisa tercapai dengan memberikan titanium pada kaca silika. Masih di tahun 1970 juga nih, Morton Panish dan Izuo Hayashio dari Bell Laboratories, bersama dengan sebuah kelompok dari Ioffe Physical Institute di Leningrad, mendemonstrasikan semikonduktor laser dioda mampu memancarkan gelombang berkelanjutan pada suhu ruangan.

Tahun 1973, Bell Laboratories mengembangkan sebuah proses pengendapan uap kimia yang dimodifikasi, yang memanaskan uap kimia dan oksigen untuk membentuk kaca ultra-transparan yang bisa diproduksi secara massal menjadi serat optik dengan kehilangan-cahaya rendah. Proses ini masih menjadi standar yang digunakan untuk produksi kabel serat optik sampai saat ini loh, canggih ya.

Hubungan serat fiber pertama (yang bukan percobaan), diinstal oleh polisi Dorset di Inggris pada 1975. Tapi baru dua tahun kemudian, lalu lintas telepon langsung melalui serat fiber pertama terjadi di Long Beach, California.

Melihat potensi serat optik, di akhir 70an dan awal 80an, perusahaan telepon mulai menggunakan serat tersebut secara besar-besaran untuk membangun kembali infrastruktur komunikasi mereka.

Penguat serat yang diberikan erbium, bisa mengurangi biaya sistem serat jarak jauh dengan menghilangkan kebutuhan untuk repeater optik-elektrik-optik, ditemukan pada 1986 oleh David Payne dari University of Southampton dan Emmanuel Desurvire di Bell Laboratories. Lalu berdasarkan teknologi amplifikasi laser yang dioptimalkan oleh Desurvire, kabel telepon transatlantic pertama mulai beroperasi pada tahun 1988.

Eh, ada perkembangan luar biasa hebat di tahun 1991, Desurvire dan Payne mendemonstrasikan penguat optik yang dibangun di dalam kabel serat optik itu sendiri. Sistem optik keseluruhan dapat membawa 100 kali lebih banyak informasi daripada kabel dengan penguat elektronik.

Masih di tahun 1991, serat kristal fotonik dikembangkan. Serat ini memandu cahaya dengan difraksi dari struktur periodik dan bukan dengan pemantulan internal keseluruhan yang membuat tenaga dapat dibawa secara lebih efisien daripada dengan menggunakan serat konvensional. Metode ini bikin performanya jadi jauh lebih okeh.

Kabel serat optik-keseluruhan pertama, TPC-5, yang menggunakan penguat optik diletakkan di sepanjang Lautan Pasifik di 1996 – wah, buat yang seumuran saya kayanya pasti masih ingat dong dengan kehebohannya di televisi waktu itu.

4

Sebaran Fiber Optic Link Around the Globe (FLAG) yang menghubungkan seluruh dunia

Tahun berikutnya, Fiber Optic Link Around the Globe (FLAG) menjadi jaringan kabel tunggal terpanjang di dunia dan menyediakan infrastruktur untuk aplikasi Internet generasi selanjutnya.

Dan akhirnya, perjalanan jauh serat optik sampai pada masa sekarang, dan telah memberikan banyak sekali manfaat yang mengubah dunia. Bukan hanya dalam bidang telekomunikasi, tetapi juga bidang medis, militer, industri, penyimpanan data, jaringan, dan penyiaran, yang menggunakan teknologi serat optik dalam berbagai aplikasi berbeda yang membuat kehidupan manusia menjadi lebih baik. Jangan lupa dibaca artikel tentang fiber optik ya!

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *