Serat mode tunggal dan serat multimode adalah dua jenis serat optik penting dalam komunikasi serat optik, yang memiliki perbedaan signifikan dalam mode transmisi, karakteristik transmisi, dan skenario aplikasi.
Pertama-tama, mode transmisi serat mode tunggal dan serat multimode berbeda. Serat optik mode tunggal hanya mentransmisikan satu mode sinyal optik, yaitu mode fundamental, sedangkan serat multimode dapat mentransmisikan beberapa mode sinyal optik. Hal ini karena diameter serat dan indeks bias serat berbeda, sehingga cara dan jalur perambatan cahaya di dalam serat berbeda.
Untuk serat mode tunggal, karena diameternya yang kecil (biasanya antara 10-6 hingga 10-5 meter), cahaya hanya dapat merambat sepanjang sumbu serat, sehingga hanya satu mode cahaya tertentu yang dapat merambat di dalam serat. Mode ini ditentukan oleh panjang gelombang cahaya, diameter serat, dan indeks bias bahan serat. Karena hanya satu mode yang ditransmisikan, serat mode tunggal memiliki bandwidth yang lebih tinggi dan jarak transmisi yang lebih jauh.
Di sisi lain, serat multimode memungkinkan beberapa mode menyebar secara bersamaan. Hal ini karena serat multimode memiliki diameter yang lebih besar (biasanya antara 50 hingga 1000 mikrometer) dan indeks bias yang lebih rendah, sehingga memungkinkan berbagai panjang gelombang dan berbagai sudut cahaya merambat di dalam serat. Mode-mode ini saling mengganggu, yang dapat menyebabkan pelemahan sinyal dan peningkatan kebisingan.
Selain mode transmisi, terdapat juga perbedaan karakteristik transmisi antara serat mode tunggal dan serat multimode.
Pertama, bandwidth merupakan salah satu parameter penting untuk mengevaluasi kinerja serat optik. Karena serat mode tunggal hanya mentransmisikan satu mode, bandwidthnya biasanya lebih tinggi dibandingkan serat multimode. Pada panjang gelombang tertentu, bandwidth serat mode tunggal jauh lebih tinggi dibandingkan serat multimode, yang menunjukkan bahwa serat ini dapat memberikan kecepatan data yang lebih tinggi dan redaman sinyal yang lebih rendah dalam sistem komunikasi berkecepatan tinggi.
Kedua, redaman merupakan faktor penting lainnya yang mempengaruhi kinerja transmisi serat optik. Dalam proses transmisi, sinyal optik mungkin mengalami redaman yang disebabkan oleh berbagai faktor, termasuk bahan serat, suhu lingkungan, tekanan, dan pembengkokan. Secara umum, koefisien atenuasi serat mode tunggal adalah satu urutan besarnya lebih rendah dibandingkan dengan serat multimode, yang menunjukkan bahwa serat mode tunggal dapat mempertahankan kekuatan sinyal yang lebih tinggi pada jarak transmisi yang sama.
Terakhir, dispersi merupakan karakteristik penting lainnya dari serat optik. Dalam serat multimode, beberapa mode ditransmisikan secara bersamaan, menghasilkan kecepatan berbeda untuk panjang gelombang cahaya berbeda dan menyebabkan dispersi. Hal ini dapat menyebabkan distorsi sinyal dan peningkatan tingkat kesalahan bit. Namun, karena hanya satu mode yang ditransmisikan dalam serat mode tunggal, dispersi dapat diabaikan, sehingga cocok untuk transmisi jarak jauh.
Berdasarkan perbedaan di atas, serat mode tunggal dan serat multimode memiliki keunggulan tersendiri dalam skenario aplikasi yang berbeda.
Serat mode tunggal memiliki bandwidth yang tinggi, redaman yang rendah, dan dispersi yang rendah, sehingga banyak digunakan dalam sistem komunikasi jarak jauh dan berkecepatan tinggi. Misalnya, pada saluran telepon jarak jauh dan komunikasi data, serat mode tunggal merupakan media transmisi utama. Selain itu, dengan berkembangnya teknologi 5G, serat mode tunggal juga banyak digunakan dalam jaringan backhaul nirkabel untuk memenuhi kebutuhan bandwidth tinggi dan latensi rendah.
Serat multimode mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan beberapa mode secara bersamaan, sehingga cocok untuk sistem komunikasi jarak pendek dan kecepatan rendah. Misalnya pada jaringan area lokal (LAN) dan membangun komunikasi internal, serat multimode banyak digunakan karena dapat mengirimkan banyak sinyal secara bersamaan. Selain itu, serat multimode juga cocok untuk aplikasi seperti transmisi video dan sistem audio yang memerlukan kinerja real-time tinggi.
Kesimpulan
Serat mode tunggal dan serat multimode adalah dua jenis serat optik dengan perbedaan berbeda dalam mode transmisi, karakteristik transmisi, dan skenario aplikasi. Serat mode tunggal cocok untuk sistem komunikasi jarak jauh dan berkecepatan tinggi karena bandwidthnya yang tinggi, redamannya yang rendah, dan dispersinya yang rendah; sedangkan serat multimode cocok untuk sistem komunikasi jarak pendek dan kecepatan rendah karena kemampuannya mengirimkan beberapa mode secara bersamaan.