Gelombang Cahaya

Transmisi dalam Sistem Telekomunikasi.

Informasi yang dikirimkan dapat berupa gambar, suara, atau informasi tertentu. Pada penerapan teknisnya, informasi ini diubah kedalam bentuk sinyal. Sinyal akan memudahkan proses pengiriman dari suatu pemancar ke penerima. Keseluruhan proses ini memerlukan suatu media transmisi, yang disebut kanal transmisi, dalam mengirimkan informasi tadi hingga dapat diterima di tujuan.

Pada sistem telekomunikasi ada 3 bagian penting yang saling berhubungan yaitu, pengirim (transmitter), media transmisi (kanal transmisi) sampai penerima (receiver). Informasi yang dikirim oleh transmitter dapat berupa sinyal suara, gambar, atau sinyal data/pesan. Informasi ini disalurkan melalui sebuah media (kanal) transmisi dapat berupa dengan kabel (wire) atau tanpa kabel (wireless). Informasi yang tersalur dalam kanal lalu diterima oleh sebuah penerima (receiver). Pada pengembangan lebih lanjut, media yang digunakan serat optik untuk yang terbaru, media tanpa kabel dapat digunakan satelit luar angkasa, cahaya bahkan wi-fi. Pengguna (subscriber) banyak memanfaatkan media transmisi dengan cahaya.

Cahaya dianggap sebagai kanal transmisi alternatif yang mumpuni, dikarenakan cahaya dapat menyalurkan dengan cepat informasi yang disisipkan dalam transmitter hingga cahaya sebagai media yang tepat dengan kecepatan ? 3.10⁸ m/s. Cahaya merupakan energi yang berkuanta. Cahaya memiliki muatan didalamnya, muatan ini dikenal foton. Foton-foton ini saling berinteraksi satu sama lain hingga menghasilkan bentuk energi (Rustam, 2005). Karena cahaya merupakan energi, ia dikelompokkan klasifikasi tertentu (spketrum) yang mendasari karakterisitik dari beberapa bentuk energi tersebut. Pada cahaya pembagian ini dikenal dengan Spektrum Cahaya. Spektrum ini dikelompokkan berdasarkan akrakteristik tertentu pada cahaya yang bervariasi.

Pada cahaya tampak yang memiliki panjang gelombang (350nm-680nm) dapat dimanfaatkan dalam beberapa aplikasi bidang ilmu. Beberapa diantaranya, pemanfaatan sinar LASER untuk mendeteksi penyakit hingga digunakan dalam tata cahaya suatu pertunjukkan, kemudian serat optik mulai digunakan sebagai media transmisi jarak telekomunikasi dengan mengganti peranan kabel. Light Emiited Diode (LED) dapat digunakan dalam media trasnmisi, konteks ini telekomunikasi. Media ini memiliki panjang gelombang yang relative kecil (± 700 nm), tetapi media ini memiliki intensitas energi (± 20 mW/A). Untuk itu perlu diketahui, karakteristik dari LED.

Light Emitted Dioe (LED)

Light Emitted Diode (LED) ialah alat aplikatif dari cahaya tampak yang bersifat monokromatik.  Cara bekerja alat ini dengan mengubah electron menjadi foton. Elektron yang dialiri oleh sumber tegangan (panjar maju) akan mengalami medan elektromagnetik hingga menimbulkan arus listrik. Arus listrik ini kemudian akan meng”hidup”kan dioda (LED) hingga foton dalam LED akan memancarkan energi dalam bentuk cahaya LED ( Lizuka,  2008). Berikut gambaran mengenai prinsip kerja dari LED.

Dalam LED, dapat dipandang sebagai sebuah kristal. Kristal ini terdiri dari lubang (hole) dan elektron (ion), setiap elektron akan mengisi lubang yang kosong dalam rekombinasi ini disebabkan oleh hantaran arus listrik dari sumber tegangan (panjar maju). Ketika elektron telah berekombinasi dengan lubang tadi, menyebabkan elektron terlepas dari energi ikatnya. Rekombinasi ini menghasilkan energi yang terlepas dari elektron. Energi yang terlepas inilah digunakan untuk memancarkan foton (rekombinasi radiaktif), sebagaian lain digunakan untuk memanaskan partikel-partikel kristal (rekombinasi non-radiaktif). Pancaran cahaya ini merupakan cahaya sebuah LED.

Beberapa karakteristik dari Light Emitting Diode (LED) antara lain :

• Warna (panjang gelombang) ditentukan oleh band-gap
• Intensitas cahaya hasil berbanding lurus dengan arus
• Non linieritas tampak pada arus rendah dan tinggi

Pemanasan sendiri (self heating) menurunkan efisiensi pada arus tinggi.

Modulasi

Sinyal tidak dapat bergerak sendiri. Untuk itu perlu suatu tool agar sinyal dapat berpindah, pemberian tool ini dimaksudkan mempermudah sinyal tadi berpindah dari satu sumber ke sumber lain. Alat bantu (tool) yang biasanya digunakan ialah teknik modulasi.

Modulasi dapat diartikan suatu teknik dalam telekomunikasi dengan menumpangkan sebuah sinyal kepada sinyal asal. Sinyal asal disini dapat diterjemahkan sebagai sinyal asli yang membawa pesan informasi (data), dapat pula disebut sebagai sinyal data. Sinyal yang ditumpangkan ini kemudian dikenal dengan sinyal pemodulasi, sedangkan sinyal data tadi dikenal dengan sinyal dimodulasi. Sinyal pemodualsi ini haruslah memiliki nilai frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan sinyal awal, hal ini disebabkan jika sinyal pemodualsi tidak memiliki frekuensi lebih tinggi maka modualsi yang dihasilkan tidak sempurna. Pada modulasi, teknik banyak digunakan dalam mentransmisikan sebuah sinyal data untuk jarak yang cukup jauh atau dekat, pemakaian teknik didasari akan kemudahah dalam mengolah sinyal dimoulasi dengan pemodulasi serta dapat diamati prosesnya secara langsung. Pada sistem komunikasi terdapat beberapa keuntungan utama yang diperoleh dari teknik modulasi antara lain :

1. Memungkinkan pengiriman sinyal lemah dengan “membonceng” gelombang pembawa yang berdaya tinggi.
2. Dapat mereduksi ukuran antena karena pengiriman sinyal dilaksanakan melalui gelombang pembawa yang memiliki frekuensi tinggi (? pendek).
3. Memungkinkan pengaturan dan alokasi daerah frekuensi terpisah bagi penyaluran sejumlah sinyal secara serempak melalui medium sama.
4. Memungkinkan pergeseran frekuensi sinyal kepada daerah frekuensi yang lebih mudah diolah oleh peralatan tersedia.

Sinyal pembawa yang ditumpangkan oleh sinyal asal berupa gelombang. Penumpangan pada gelombang, dikarenakan gelombang dapat bergerak pada jarak yang jauh. Contoh, gelombang cahaya. Jika suatu sumber cahaya diubah-ubah intensitas makan akan dapat diterima ditempat jauh. Pada transmisi sinyal, terdapat gangguan (noise), gangguan ini yang kemudian mempengaruhi efektivitas kerja dari LED. Pada cahaya, gangguan realtif dari faktor luar, semisal cahaya luar. Jarak transmisi dapat sebagai faktor gangguan, pada gelombang cahaya, perubahan cahaya akan mengakibatkan intensitas cahaya dapat berkurang.

Demodulasi

Demodulasi ialah teknik rekonstruksi ulang sinyal yang termodulasi ke bentuk asal. Proses merupakan kebalikan daripada teknik modulasi. Pada demodulasi sinyal yang termodulasi akan diterima oleh sebuah penerima, yang disebut detektor. Detektor inilah yang kemudian bertugas untuk mendeteksi sinyal yang dikirimkan (termodulasi) untuk selanjutnya di demodulasi. Proses demodulasi yang dilakukan haruslah sama dengan modulasi yang digunakan, semisal jika sinyal termodulasi merupakan sinyal dengan teknik FM, maka demodulasi  menggunakan  demodulasi FM. Setelah proses demodulasi terlaksana, maka informasi yang ditumpangkan kedalam sinyal gelombang pembawa akan dapat diterima.

Penggunaan detector, pada gelombang cahaya dipakai dalam mendeteksi adanya sinyal gelombang cahaya yang dikirimkan oleh pemancar (transmitter), detector yang biasa digunakan pada gelombang cahaya ialah LDR dan PD (photo diode). Kedua detector cocok digunakan dalam demodulasi bersifar mekanik. Fotodioda digunakan dalam penelitian ini, disebabkan detector lebih peka terhadap sumber cahaya yang datang kepadanya serta dengan suhu konduktor yang relative baik, sehingga  penggunaan fotodioda dianggap cocok. Prinsip kerja dari fotodioda merupakan kebalikan dari cara kerja LED, saat sumber cahaya ditangkap oleh fotodioda maka sumber cahaya yang berupa foton-foton cahaya tadi diubah menjadi electron yang kemudian akan menjadi arus listrik akibat elektromagnetik. Sehingga besaran sinyal termodulasi akan terbaca dalam satuan volt domain waktu.