Terbuat dari Bahan Apa Kabel Fiber Optic? Panduan Lengkap

Bahan Inti Di Dalam Kabel Fiber Optik

Kabel serat optik terutama terbuat dari kaca silika (SiO₂) , suatu bentuk silikon dioksida yang sangat murni. Kaca ini membentuk dua lapisan terdalam dari setiap serat optik: the inti dan itu kelongsong . Inti adalah untaian pusat yang dilalui cahaya, sedangkan lapisan mengelilinginya dengan indeks bias yang sedikit lebih rendah untuk menjaga cahaya tetap terbatas melalui prinsip yang disebut refleksi internal total.

Kaca yang digunakan dalam serat optik jauh lebih murni dibandingkan kaca jendela biasa. Kaca silika standar mengandung kotoran yang akan menyebarkan atau menyerap cahaya dalam jarak beberapa meter. Sebaliknya, silika tingkat serat mencapai tingkat pelemahan serendah 0,2dB/km , memungkinkan sinyal menempuh jarak puluhan kilometer sebelum memerlukan amplifikasi.

Dalam beberapa aplikasi—khususnya kabel jarak pendek atau kabel kelas konsumen—intinya terbuat dari bahan tersebut serat optik plastik (POF) , biasanya polimetil metakrilat (PMMA). Serat plastik lebih fleksibel dan lebih murah untuk diakhiri, meskipun kehilangan sinyal jauh lebih tinggi (sekitar 100–200 dB/km), sehingga membatasi jaraknya di bawah 100 meter.

Lapisan Pelindung: Pelapis, Penyangga, dan Jaket

Serat kaca telanjang bersifat rapuh. Serangkaian lapisan pelindung membungkusnya untuk memastikan ketahanan mekanis dan ketahanan terhadap lingkungan:

• Lapisan akrilat — Lapisan pertama diterapkan segera setelah menggambar serat kaca. Lapisan polimer yang diawetkan dengan sinar UV ini (biasanya berdiameter 250 µm) melindungi terhadap pembengkokan mikro dan penyerapan kelembapan tanpa mempengaruhi kinerja optik.
• Penyangga ketat atau tabung longgar — Serat berlapis akrilat dibungkus rapat dalam penyangga PVC atau nilon (desain penyangga ketat) atau ditempatkan secara longgar di dalam tabung plastik berisi gel (desain tabung longgar). Konstruksi tabung longgar merupakan standar untuk kabel luar ruangan karena mengisolasi serat dari tegangan tarik dan fluktuasi suhu.
• Kekuatan anggota — Serat aramid (dijual dengan nama dagang seperti Kevlar) atau batang fiberglass ditenun atau diletakkan memanjang di dalam kabel untuk menyerap beban tarik selama pemasangan, sehingga mencegah serat kaca meregang atau pecah.
• Jaket luar — Selubung terakhir biasanya terbuat dari polietilen (PE) untuk kabel luar ruangan atau PVC / LSZH (Rendah Asap Nol Halogen) senyawa untuk penggunaan di dalam ruangan. Bahan LSZH semakin dibutuhkan dalam peraturan bangunan karena hanya mengeluarkan sedikit gas beracun saat terkena api.

Kabel lapis baja menambahkan lapisan pita baja bergelombang atau aluminium di bawah jaket untuk ketahanan terhadap hewan pengerat dan perlindungan terhadap benturan di lingkungan penguburan langsung atau industri.

Kaca vs. Plastik: Bagaimana Pilihan Bahan Mempengaruhi Kinerja

Kategori ketiga— serat silika berlapis keras (HCS). —menggunakan inti kaca dengan lapisan plastik keras. Ini menjembatani kesenjangan antara desain yang seluruhnya terbuat dari kaca dan seluruhnya plastik, menawarkan kehilangan yang lebih rendah dibandingkan POF sekaligus menoleransi radius tekukan yang lebih besar dibandingkan serat kaca mode tunggal standar. Serat HCS umum ditemukan pada instrumen medis dan penginderaan.

Dopan Khusus yang Menyempurnakan Sifat Optik

Silika murni bukanlah segalanya. Pabrikan memasukkan bahan dopan dengan konsentrasi kecil ke dalam inti atau kaca pelapis untuk mengontrol profil indeks bias—dan juga cara cahaya merambat:

• Germanium dioksida (GeO₂) — Ditambahkan ke inti untuk meningkatkan indeks biasnya relatif terhadap kelongsongnya. Doping GeO₂ adalah standar dalam serat telekomunikasi mode tunggal dan multimode.
• Fluor (F) atau boron trioksida (B₂O₃) — Mengurangi indeks bias dan digunakan dalam kelongsong, atau dalam desain mode tunggal kelongsong tertekan yang meningkatkan kinerja panjang gelombang cutoff.
• Erbium (Er³⁺) — Penguat serat yang didoping erbium (EDFA) menggabungkan ion erbium ke dalam matriks kaca. Ketika dipompa dengan laser 980 nm, erbium memperkuat sinyal 1550 nm secara langsung dalam domain optik—dasar sistem transmisi WDM jarak jauh.
• Fosfor pentoksida (P₂O₅) — Meningkatkan indeks bias dan menurunkan suhu transisi kaca, membuat serat lebih mudah untuk disambung dan diproses sekering pada suhu yang lebih rendah.

Profil dopan yang tepat, yang diterapkan selama proses pembuatan deposisi uap kimia (CVD), menentukan apakah serat akhir berperilaku seperti yang diharapkan. mode tunggal (SMF) —membimbing satu jalur cahaya untuk bandwidth maksimum—atau multimode (MMF) —membimbing banyak jalur untuk tautan yang lebih pendek dan berbiaya lebih rendah.

Bagaimana Proses Manufaktur Membentuk Kualitas Bahan

Kemurnian luar biasa dari kaca serat optik dicapai melalui proses deposisi fase uap daripada peleburan kaca konvensional. Dua metode yang dominan adalah:

• Deposisi Uap Kimia yang Dimodifikasi (MCVD) — Gas yang mengandung dopan mengalir melalui tabung silika yang berputar. Panas dari obor luar menyebabkan gas bereaksi dan mengendapkan jelaga seperti kaca di dinding bagian dalam. Tabung tersebut kemudian diciutkan menjadi batang padat yang telah dibentuk sebelumnya.
• Deposisi Uap Luar (OVD) — Jelaga disimpan di bagian luar mandrel yang berputar, menghasilkan bentuk awal berpori yang kemudian disinter menjadi kaca bening. OVD lebih disukai untuk produksi serat mode tunggal bervolume tinggi.

Bentuk awal yang dihasilkan—biasanya memiliki panjang 1–2 meter dan diameter 10–15 cm—kemudian ditarik dalam menara penarik serat pada suhu di atas 2.000 °C. Bentuk awal melunak dan ditarik menjadi untaian serat kontinu dengan diameter hanya 125 µm (kira-kira selebar rambut manusia) dengan kecepatan menggambar melebihi 2.000 meter per menit. Sistem pengukuran inline memverifikasi diameter, konsentrisitas lapisan, dan redaman secara real time sebelum serat digulung.

Rantai manufaktur yang dikontrol secara ketat ini—mulai dari gas prekursor SiCl₄ mentah hingga kabel jadi—memungkinkan kaca serat optik mencapai kejernihan optik yang luar biasa yang tidak dapat ditandingi oleh bahan konvensional.