Fiber optik adalah media pandu gelombang atau kanal cahaya yang terbuat dari bahan transparan (gelas atau plastik) dan berbentuk silinder. Diameter terkecil fiber optik yang terbuat dari bahan gelas dapat mencapai 158 mikrometer (seper satu juta meter), sedangkan diameter terbesar bisa lebih dari 1 milimeter (seper seribu meter) dengan bahan berupa plastik. Fiber optik diciptakan sebagai perangkat komunikasi dengan cahaya sebagai sumber sinyal. Sebagai kelengkapan perangkat komunikasi, dibuatlah salah satunya perangkat yang berfungsi memecah jalur cahaya mejadi dua. Perangkat tersebut dinamakan fiber coupler. Fiber coupler memliki dua kanal masukan dan dua kanal keluaran. Berkas cahaya pada kedua kanal masukan, bercampur menjadi satu dan berkas campuran tersebut dapat tersalurkan pada kedua kanal keluaran fiber coupler. Dalam sistem komunikasi menggunakan fiber optik, fiber coupler berfungsi sebagai penggabung sinyal-sinyal transmisi yang berisi informasi dari berbagai tempat untuk disalurkan ke kanal utama. Dari kanal utama, sinyal-sinyal gabungan tersebut kemudian dipisah-pisah menngunakan kisi untuk disampaikan ke tujuan dari masing-masing sinyal yang tergabung.
Pada tahun 80-an, riset tentang fiber optik tidak hanya ditujukan untuk meningkatkan kapasitas transmisi informasi pada sistem komunikasi, tapi mulai digali kemampuan fiber optik dalam mendeteksi perubahan-perubahan parameter baik fisis maupun kimia. Sampai sekarang, riset peningkatan kemampuan fiber optik dalam mendeteksi kadar zat dalam larutan terus berkembang dengan berbagai macam konfigurasi sensor berbahan fiber optik. Konfigurasi sensor tersebut dapat berbentuk interferometer fiber optik, fiber taper, fiber optik berstruktur singlemode–multimode– singlemode (SMS), fiber bundle, maupun fiber coupler. Prinsip deteksi yang digunakan dapat berupa seraban bahan terhadap panjang gelombang cahaya yang digunakan atau pembiasan jalur cahaya karena perubahan indeks bias bahan yang dideteksi.
Deteksi kadar larutangula merupakan perangkat yang sangat dibutuhkan pada industri makanan dan minuman serta bidang medis. Metode deteksi kadar larutan gula dapat menggnakan metode elektrik atau optik. Metode elektrik dapat menggunakan sifat perubahan medium dielektrik kapasitor maupun perubahan kecepatan gelombang ultrasonik akibat perubahan konsentrasi larutan gula sebagai medium rambatan gelombang ultra sonik. Penggunaan metode optik memanfaatkan sifat pembiasan (refraksi) cahaya ketika medium yang dilewatinya berubah indeks biasnya. Berbagai jenis konfigurasi fiber optik digunakan untuk mendeteksi kadar larutan gula dengan memanfaatkan sifat refraksi cahaya ketika kadar lakrutan gula berubah. Konfigurasi fiber otik tersebut dapat berupa fiber optik yang lukai bagian selubungnya, dua bua fiber optik yang saling berhadapan ujungnya, fiber bundle, fiber coupler, dan masih banyak lagi konfigurasi lainnya.
Berbagai konfigurasi fiber optik sebagai sensor kadar larutan gula, prinsip kerjanya mengharuskan sensor bersentuhan langsung dengan sampel (larutan gula). Keadaan tersebut mengharuskan perawatan yang baik pada probe sensor yaitu pembersihan yang sempurna setelah sensor digunakan untuk mendeteksi kadar larutan gula. Keadaan tersebut tidak menguntungkan dari segi konsistensi perawatan maupun secara finansial jika mengharuskan sensor diganti setelah digunakan. Riset untuk menyelesaikan masalah tersebut telah dilakukan dengan memanfaatkan keunggulan utama dari metode optik yaitu pengukuran atau deteksi dilakukan dengan tidak melakukan kontak langsung dengan sampel. Riset dilakukan menggunakan fiber coupler dan cermin cekung sebagai wadah sampel dengan panjang fokus 4,5 mm dan volume cekungan sebesar 70 mikroliter. Mekanisme deteksi berbasis pergeseran, yaitu salah satu kanal fiber coupler (probe) diletakkan dekat permukaan sampel yang berada pada cekungan cermin cekung. Probe sensor kemudian digeser menjauhi permukaan sampel.
Perubahan kadar larutan gula akan membiaskan jalur atau lintasan cahaya yang masuk ke probe. Sebagai akbibatnya intensitas cahaya yang masuk ke probe (diameter probe sebesar 1 mm) akan berubah. Metode tersebut disamping tidak terjadi kontak langsung probe sensor dengan sample, voleme sampel yang diperlukan juga sangat kecil yaitu 70 mikroliter. Kinerja sensor yang dihasilkan adalah sensor mampu mendeteksi perubahan terkecil kadar larutan gula (resolusi) sebesar 1 %. Purwarupa dari hasil riset berpotensi untuk digunakan sebagai sensor dalam skala industri.
Penulis : Samian, staf pengajar di Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi
Link terkait tulisan di atas: https://joam.inoe.ro/articles/detection-of-glucose-concentration-in-distilled-water-using-fiber-coupler-and-concave-mirror/fulltext
