Jurnal review

SENSOR SERAT OPTIK

Yus kusaeri

Abstrak

Sensor serat optik merupakan teknologi komunikasi yang berbasis penginderaan untuk mengirimkan

data dan infor masi dari satu titik ke titik lain. Tujuan dari sistem komunikasi serat optik adalah untuk

mengurangi tingkat kesalahan maksimum bit perdetik selama jarak maksimum. sensor optik

dengan phase – modulasi sensor, polarisasi, frekuensi, intensitas atau kombinasi dari semuanya.

Aplikasi dari serat optik diantaranya pada pengukuran suhu, pengukuran tekanan, dan pengukuran

jarak.

Kata kunci: sensor serat optik, polarisasi, phase – modulasi sensor, aplikasi serat optik.

Pendahuluan

Dalam proses perkembangan serat optik,

banyak penelitian yang dilakuakn secara

berbeda yang difokuskan pada desain serat.

Sebuah cabang penelitian yang diarahkan

untuk menggunakan serat optik dalam

merancang penginderaan sistem, yang

menyebabkan perangkat serat berbasis

penginderaan dan komponen. Sebuah serat

bervolume tinggi merupakan persyaratan

dalam telekomunikasi industri telah membawa

penuurunan secara signifikan terhadap biaya

bahan serat sensor dan kinerja serat

meningkatkan secara dramatis selama

bertahun-tahun [1].

Penelitian dalam bidang serat optik telah

mengalami pertumbuhan yang luar biasa dan

kemajuan selama 25 tahun terakhir. Awalnya

dipahami sebagai media untuk membawa

cahaya dan gambar untuk aplikasi medis

endoskopi, pada tahun 1960 serat optik

diusulkan sebagai sebuah informasi untuk

membawa untuk aplikasi telekomunikasi.

Tujuan dari sistem komunikasi serat optik

adalah untuk mengirimkan jumlah maksimum

bit per detik selama jarak maksimum yang

mungkin dengan kesalahan paling sedikit [2].

Sejak serat optik menjadi subjek penelitian

yang cukup besar dan pengembangan

sampai hari ini gelombang cahaya komunikasi

sistem telah menjadi metode yang dipakai

untuk mengirimkan jumlah data dan

informasi dari satu titik ke titik lain. Di antara

alasan mengapa serat optik sangat menarik

adalah mereka rendah kerugian, bandwidth

yang tinggi, keamanan, biaya relatif rendah

rendah pemeliharaan, dll [3].

Serat optik untuk aplikasi penginderaan

digunakan untuk berkomunikasi dengan

perangkat sensor atau menggunakan serat

sebagai sensor sendiri untuk melakukan

pemantauan terus menerus dari fisik, kimia,

dan biologi perubahan subjek atau objek studi.

Dalam sensor serat optik , terutama informasi

yang disampaikan dalam semua sensor optik

dengan Perubahan fase , polarisasi, frekuensi,

intensitas atau kombinasi dari semuanya.

Penginderaan dengan polarisasi, fase atau

frekuensi modulasi melibatkan interferometer

atau kisi pemrosesan sinyal berbasis optik

sirkuit [1].

Sensor Serat Optik

Gambaran singkat mengenai sensor

serat optik (FOSS) diberikan, menurut dengan

klasifikasi operasional mereka. Indikasi

komersial ketersediaan juga disediakan [4].

Phase-Modulated Sensors

Salah satu bidang yang diminati dalam

pengembangan kinerja tinggi

interferometer sensor serat optik. Upaya

substansial telah dilakukan pada

interferometer Sagnac, resonator cincin,

Mach-Zehnder dan Michelson interferometer,

serta dual mode, polarimetrik, kisi, dan etalon

berbasis interferometer. Bagian ini secara

ingkat meninjau Sagnac ini, Mach- Zehnder,

dan interferometer Michelson [5]

Interferometer

Interferometri serat optik (FOI) adalah

jenis yang dapat diklasifikasikan menjadi dua

kategori: Dua balok interferometer dapat

dimanfaatkan dalam Michelson, sagnac, dan

Mach-Zehnder konfigurasi [2].

Interferometer Michelson

konfigurasi interferometer, adalah

mungkin untuk menggunakan interferometer

Sagnac sebagai sensor didistribusikan mampu

mengukur amplitute dan lokasi gangguan[5]

Gambar 1. Interferometer michelson serat

optik[1].

Dalam hal ini, cuopler terarah tunggal

digunakan untuk kedua pemecahan dan

mengkombinasikan cahaya. Cahaya perjalanan

dari sumber dibagi ke dalam penginderaan dan

referensi senjata. Setelah melintasi panjang

lengan, cahaya ini kemudian dipantulkan

kembali melalui lengan yang sama dengan

reflektor. Cahaya tersebut kemudian

digabungkan oleh balok awal pembagi

saluran [1]. Sensor ini umumnya digunakan

untuk mengukur getaran, stres dan ketegangan,

suhu, akustik [6].

Interferometer mach-zehnder

Gambar 2. Interferometer mach-zehnder serat

optik[1].

Interferometer terdiri dari dua

kelompok: kelompok penginderaan dan

lengan referensi. Cahaya yang datang dari

sumber cahaya koheren seperti dari umpan

balik terdistribusi laser semikonduktor

diluncurkan ke dalam serat mode tunggal.

Cahaya tersebut kemudian dibagi menjadi dua

balok intensitas yang sama nominal dengan

serat optik directional coupler. Bagian

dikirim melalui lengan serat penginderaan,

dan sisanya dikirim melalui lengan referensi.

Setelah melewati penginderaan dan koil

referensi serat, output dari kedua serat ini

digabungkan dengan serat kedua directional

coupler optik. Dengan demikian, sinyal

interferensi antara dua balok ini kemudian

dibentuk dan terdeteksi oleh foto detektor [1].

Dua balok interferometer dapat dimanfaatkan

dalam Michelson, Sagnac, dan Mach-zehnder

konfigurasi. Sinyal gangguan diperoleh dari

modulasi dua gelombang sinyal antara sinyal

referensi, memantulkan cahaya dari lengan

serat terisolasi, dan penginderaan sinyal,

kembali memantulkan cahaya dari gerakan

target. Banyak aplikasi-aplikasi menggunakan

sensor misalnya untuk lokasi ultrasonik, dan

pengukuran akustik [2].

Febry-Perot Interferometer

Gambar 3.Febry-Perot Interferometer serat optik

[1]

Berbasis serat Fabry-Perot interferometer

(FFPI) Ini terdiri dari mode tunggal serat

dengan membelah dan elemen sensing,

permukaan. Ruang memisahkan dari refleksi

permukaan disebut rongga panjang. Lampu

tercermin dalam FFPI adalah panjang

gelombang termodulasi sesuai dengan panjang

rongga. Hal ini dapat digunakan dalam

aplikasi sensitif seperti mengukur berbagai

kecepatan, perpindahan, strain, suhu dan

kekakuan pengukuran [1]-[2]&[4]. Di antara

berbagai teknologi sekarang tersedia secara

komersial, yang Fabry-P'erot cahaya putih

interferometri mungkin salah satu yang paling

menarik untuk titik-sensing aplikasi karena

merupakan solusi murah untuk pengukuran

multiparameters [7].

Polarization-Modulated Sensors

Mode interpolarisasi ini adalah mode

merambat dengan konstanta propagasi yang

sedikit berbeda, dan serat dikatakan memiliki

birefringence modal. Serat yang sangat

birefringent adalah sangat cocok untuk arus

medan dan magnetik measurements.

Pemantauan fenomena elektromagnetik sangat

penting untuk daya utilitas, dan sensor

optik sangat menarik, untuk dapat

menawarkan tinggi isolasi listrik dan

kekebalan total elektromagnetik interferensi

[4].

Dalam serat mode tunggal, banyak

digunakan dalam hadir sistem komunikasi

optik, polarisasi negara bagian input dan

keluaran cahaya tidak cocok, karena polarisasi

dari keluaran sinar tidak stabil. Sebaliknya

serat PM ( polarization mode)

mempertahankan status polarisasi dari sebuah

sinar cahaya melewati mereka. Dalam

perangkat komunikasi optik penggunaan

serat PM menjadi wajib ketika melakukan

setiap gelombang terpolarisasi operasi,

misalnya,untuk polarisasi menggabungkan.

Ada banyak aplikasi di mana polarisasi

cahaya yang dibutuhkan untuk menjadi stabil

dan didefinisikan dengan baik, seperti

sambungan ke terpadu sirkuit optik, sensor

interferometric, koheren optik sistem

komunikasi dan beberapa dalam komponen

garis serat optik. [8] Saat ini, salah satu isu

yang menjadi perhatian adalah jenis serat

untuk digunakan dalam semua jaringan optik

dan keuntungan yang mereka dapat

menawarkan tentang mode polarisasi, dispersi,

berwarna dispersi, dan serat optik[8].

Dispersi adalah salah satu sifat dari

serat optik bahwa redaman penyebab atau

penurunan tajam dalam ditransmisikan

kekuasaan. Dispersi terjadi ketika cahaya

merambat di kabel serat optik menjadi lebih

lama di panjang gelombang dan akhirnya

menghilang [9].

Prinsip Dasar Serat Optik

Dalam media dielektrik dari Waveguide

optik, radiasi yang menyebar di dalam

Waveguide dapat terganggu oleh lingkungan

eksternal, dan gangguan ini dapat digunakan

untuk menarik informasi yang berguna untuk

tujuan penginderaan. Bahwa modulasi

merupakan fungsi sensitif besaran ukur

kepentingan [4].

Gambar 4. sensor waveguide : prinsip kerja

umum[4]

Seperti ditunjukkan pada Gambar. 4, elemen

dasar yang merupakan gelombang dipandu

sensor adalah: sumber optik, antarmuka optik

untuk sumber towaveguide kopling cahaya,

Waveguide itu sendiri dimana cahaya

modulasi terjadi, photodetektor dan elektronik

untuk amplifikasi, pemrosesan sinyal dan

menampilkan data [4].

Selain prinsip tersebut bisa juga

disimulasikan seperti pada “Pemodelan

Silika Keandalan serat optik: Sebuah Aplikasi

Software” [10].

Aplikasi Serat Optik

Aplikasi serat optik sering digunakan

diantaranya untuk suhu, tekanan, banyak lagi

alikasi dari serat optik tersebut.

Pengukuran suhu

Karena indeks bias suatu medium

tergantung pada suhu, Pengetahuan tentang

distribusi temperatur lokal hadir dalam

tegangan tinggi, daya tinggi peralatan, seperti

generator dan transformer, teknik SPR

(Surface Plasmon Resosnce) dapat diterapkan

untuk merasakan suhu medium. [1][11].

Pengukuran tekanan

Sensitivitas sensor regangan tinggi FFPI telah

digunakan dalam pengukuran tekanan gas

di mesin pembakaran internal. Banyak mesin

dibangun sehingga unsur seperti katup injektor

bahan bakar yang terkena tekanan ruang

bakar melesat ke kepala silinder. Variasi

tekanan longitudinal pada baut selama siklus

mesin kira-kira sebanding dengan tekanan

ruang bakar. sebuah FFPI epoxied ke dalam

lubang dibor di salah satu baut sehinggadapat

digunakan untuk mesin tekanan pengukuran

[5].

Pengukuran saringan

Permukaan yang dipasang transduser

biasanya digunakan untuk parameter

pemantauan seperti ketegangan, suhu, dan

tekanan akustik dalam bahan struktural[5].

Sebuah analisis numerik diberikan pada

jarak jauh panjang gelombang divisi sistem

multiplexing transmisi menggunakan serat

optik parametrik penguat (FOPA, fiber optik

parametric amplifier) Cascades berdasarkan

satu model pompa FOPA dengan Efek yang

diperhitungkan[12]. Serat optik juga sering

digunakan dalam sensor pengukuran jarak,

Kami merancang dan membangun sebuah

sistem sensor dengan menggunakan LED, dua

serat dan fototransistor[13].

Simpulan

Dalam jurnal review ini sedikit

dijelaskan tentang prinsip yang menjadi dasar

prinsip umum prinsip serat optik dan simulasi.

Teknik tersebut akan terus berkembang lebih

maju di tahun-tahun ynag akan datang dan

tetap menggunakan prinsip dasar dari sensor

serat optik tersebut.

Bidang sensor serat optik telah maju

secara cubstansial dalam beberapa tahun ini

mengikuti perkembangan yang dibuat dalam

teknologi komunikasi industri. Dalam

membuat perubahan signifikan dalam

penekanan, penelitian serat optikharus

memiliki lingkungan yang praktis dengan

penerapan serat optik.

Referensi

[1] Bahareh Gholamzadeh, and Hooman

Nabovati. Fiber Optic Sensors. World

Academy of Science, Engineering and

Technology 42 2008.

[2] Farah Diyana Abdul Rahman, Wajdi Al-

Khateeb, and Aisha Hassan Abdalla

Hashim. Performance Evaluation of

Single-mode and Multimode Fiber in LAN

Environment. World Academy of

Science, Engineering and Technology 11

2005.

[3] N. Sathitanon, and S. Pullteap. A Fiber

Optic Interferometric Sensor for Dynamic

Measurement. World Academy of

Science, Engineering and Technology 35

2007.

[4] Giancarlo C. Righini,a,b,* Anna Grazia

Mignani,b Ilaria Cacciarib and Massimo

Brencib, FIBER AND INTEGRATED

OPTICS SENSORS: FUNDAMENTALS

AND APPLICATIONS. AN

INTRODUCTION TO

OPTOELECTRONIC SENSORS © World

Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.

[5] Yu, Francis To So dan Yin, Shizhuo.

Fiber Optic Sensors. The Pennsylvania

State University Unive rsity Park,

PennsyIvania. 2002.

[6] S. Pullteap. Development of a Fiber based

Interferometric Sensor for Non-contact

Displacement Measurement. World

Academy of Science, Engineering and

Technology 66 2010.

[7] Eric Pinet. Research Article Fabry-P´erot

Fiber-Optic Sensors for Physical

Parameters Measurement in Challenging

Conditions. Hindawi Publishing

Corporation. Journal of Sensors. Volume

2009, Article ID 720980,

9 pages. doi:10.1155/2009/720980.

[8] Yousef Al-Gawagzeh, Mohammad dan

Rasoul Al-Hadidi Mohammed. Effect of

Strong Linear Polarization Anisotropy on

Geometrical Modes Characteristics of

Optical Fiber. WSEAS TRANSACTIONS

on COMMUNICATIONS.

[9] Yousef Al-Gawagzeh, Mohammad, Rasoul

Al-Hadidi Mohammed, dan Rami Al-

Rzooq. Polarized modes Dispersion in

Anisotropic Optical Fiber

Communication lines. WSEAS

TRANSACTIONS on COMMUNICATIONS

[10] I. Severin1, M. Caramihai

1, R. El Abdi

2,

M. Poulain2 and A. Avadanii

1. Modelling

Silica Optical Fibre Reliability: A

Software Application. World Academy of

Science, Engineering and Technology 66

2010.

[11] Gupta ,B. D. and Verma, R. K. Review

Article Surface Plasmon Resonance-

Based Fiber Optic Sensors: Principle,

Probe Designs, and Some Applications.

Hindawi Publishing Corporation. Journal

of Sensors. Volume 2009, Article ID

979761,

12 pages. doi:10.1155/2009/979761.

[12] Xiaohong Jiang and Chun Jiang,

Research Article Transmission

Performance Analysis of Fiber Optical

Parametric Amplifiers for WDM System.

Hindawi Publishing Corporation.

Advances in OptoElectronics. Volume

2009, Article ID 924340,

9 pages doi:10.1155/2009/924340.

[13] Mohammad, Tarek. Using Ultrasonic and

Infrared Sensors for Distance

Measurement. World Academy of

Science, Engineering and Technology

51 2009.