光纤设备通信原理及布线技术范文

【摘要】随着我国科学技术的进步与发展，各种高新科学技术的普及与推广给人们的工作与生活带来了极大的便利与快捷，也明显地加快了我国社会主义现代化的发展脚步。互联网时代的来临使得整个人类世界的生活节奏得到加快，人们对于网络业务以及通信需求的标准也变得越来越高，光纤通信技术作为互联网产业以及通信技术的重要基础，不仅是发展信息领域的重要核心，而且还是我国通信建设发展的重要方向。在经济全球化的大背景下，光纤技通信技术更是受到了世界性的关注。文中对于光纤通信的原理进行了简要地论述与介绍，并针对光纤布线技术进行了探索与分析，以供相关从业人员进行参考、借鉴。

【关键词】光纤设备；通信原理；布线技术

1引言

随着网络的普及，光纤通信技术成为通信网络中最为重要的传输方式受到了世界性的关注。相比较于传统的宽带技术上网，光纤技术的运用不但能够有效地提升信息数据的传输速度，而且传输的数量也呈几何式增长，在满足人类社会发展的同时还加快了社会的进步与发展。随着数字化时代的来临，当前社会信息量传播是以爆炸性的方式扩大，信息传播的速度和数量都在不断增加,这也使得传统落后的通信技术已经无法满足当前市场与社会发展的需求。信息化作为实现四个现代化的重要前提，而光纤通信技术与电子计算机是完成信息化的重要核心，也是继微电子技术之后发展信息技术的重要关键。

2光纤设备通信的特点

光纤通信设备在具体的运用过程当中一般是以用途来对其进行分类，有传感光纤、通信用光纤两种；如果按制作工艺的难度与不同可以分成材料组成类、制造工艺类以及光学特性类；如果按照传输介质的不同可以分成专用类光纤以及通用类光纤两种。从光纤通信的内部构造可以看出光纤通信的基本构成主要由光源、光纤以及光检测器三大核心组成，而这三个部分具有以下特点：（1）脉冲信号不容易受到外界因素的干扰与影响，而且保密效果相当不错；（2）通信的信息量很大而且还能够轻松地完成远距离传输，在信号传播过程中也不容易出现信号丢失或者失真的情况。通常一根光纤的带宽>20thz，如果没有使用中继器进行信号传输也能够将信号传输到几十公里距离之外的地方。（3）使用的材质轻便而且直径较细，使用的材料也是廉价的石英石，相比较于其他的脉冲信号传输方式更具有经济优势，而且还明显地减少了有色金属的使用与损耗，节约了大量的成本投入。（4）不容易受到外在条件的影响与干扰，可以适用在许多条件艰苦、环境恶劣的地区，而且使用寿命也是其他传输方式的数倍。（5）具有良好的抗电、抗磁干扰能力以及优秀的绝缘效果，信息传输过程中基本不会出现失真或者信号衰减的问题。（6）不会产生辐射并且也不容易被人偷听或者截取信号，有效地提高了信号传输的安全性与可靠性。（7）环绕效果良好，而且还拥有卓越的抗腐蚀性能，在实际使用中也不会出现火花或者漏电的情况，基本上不会发生安全事故或者隐患。

3光学通信原理

常用的光纤通信系统通常是由数据源、光发送端、光学信道以及光接收设备等构成，数据就是通过电子计算机把声音或者图像以及视频文件等内容进行数字化处理；光发送端与调制器是把电子计算机端口输出的信号转化为适用光纤通信系统的光信号，常见的光波窗口有三种（0.90、1.35、1.60）；光学信道就是光纤线路以及中继信号放大设备DFAD等；光学接收机则负责将计算机发送的光信号进行接收之后再从中筛选出需要的信息并转化为电信号，然后在终端上还原语音以及图像、视频等数据信息。

3.1PCM电端机

光纤通信系统在运行过程中主要是以二进制“0”、“1”构成的光脉冲信号来对光源进行阻断控制形成。数字信号与光纤信号不同的地方，就是数字信号是通过不间断变化的模拟信号进行量化与编码之后形成的，因此也被称之为P（PulseCodeModulation），即脉冲编制码调制，这种数字信号是通过PCM电端机发出的数字基带信号。

3.2光发送端组成

从PCM设备传输来的信号只能够匹配PCM传输的码型，即HDB3或者CMI码。当信号进入光发送机之后由接口电路将信号进行编码之后转化为“0”与“1”码构成的不归零码（NRZ）。随着码型的变化并转化为适合光纤线路的mBnB码或者插入码并再传回发送电路之中，再把电信号转化为光信号。

3.3光中继器

光中继器是在长距离的光纤通信系统中减少和补偿光缆线路光信号的损耗和消除信号畸变及噪声影响的设备。其作用是有效延长通信距离。相比较于新式的光中继器，传统光中继器主要是由“o-e-o”模式构成（即光—电—光），光电检测器将收到的光信号转为电信号，通过放大滤波、整形定时之后再还原成与原先信号相一致的电脉冲信号。再把电脉冲信号通过激光器把电信号转化为光信号并向其他光纤发送脉冲信号。数字光纤通信中继器一般由光检测器、前置放大器、主放大器、判决再生电路等组成，基本功能是再放大（reamplifying）----再整形（reshaping）----再定时（retiming），也称之为3R中继器。

3.4光接收机

光接收电路将光纤传输的脉冲信号接收并转化为电信号之后进行放大，运用定时再生的方式将其转化为数字信号。光脉冲信号的发送端的码型会出现变化，接收端必须要将码型反变换后再进行信号转化。而因为光接收机要尽量恢复传输后光载波所携带的信息,所以光接收机的输出特性综合反映了整个光纤通信系统的性能。以上内容就是电信号转化为光信号，经过传输后由光信号还原成电信的过程，而在这一系列的过程当中光纤技术也逐渐形成了严格的规范化与标准化，从早期的同步数字体系发展到sdh光纤通信技术，下文中将开始简要介绍光纤技术的特点以及布线技术。

4光纤布线技术

4.1光导纤维

光纤也就是光导纤维，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。目前通信用的光纤，主要是石英系光纤，其主要成分是高纯度的SiO2。虽然光纤比人类的毛发还要细小但是却可以将光脉冲信号封闭并通过光纤轴来进行数据信息的传播。光纤所使用的光导纤维是运用光线折射率不在同一波段的玻璃制作而成。其中内层是光内芯，光内芯的直径是以微米为单位，直径约十微米左右，光纤的外层直径为0.1mm～0.2mm。根据光的折射和全反射原理，当光线射到内芯和外层界面的角度大于产生全反射的临界角时，光线透不过界面，全部反射。这时光线在界面经过无数次全反射，以锯齿状路线在内芯向前传播，最后传至纤维的另一端。光纤通信具有以下几点优势：（1）传输过程中通信容量大；（2）光脉冲信号产生的损耗可以忽略不计；（3）不容易受到外界电磁等原因的影响而导致信号变差；保密性好（4）线径细、整体重量轻，携带方便而且维护简单；（5）原材料资源相当丰富。

4.2光纤布线

目前布线标准有两种，一种是北美国家的EIA/TIA-568A；另一个是国标的IOS/IECNIS10801。值得注意的是，为了能够让这两种不同标准的光缆的传输效果达到最好，最好使用62.5/125um多模光缆、50/125um多模光缆、以及8.3/125um光缆。单模光纤与多模光纤可以按照纤芯大小来进行区分。单模光纤所使用的纤芯只有4um到10um之间而且只进行主模态传输。这种传输方式的优点就是能够有效地降低了模态色散，让传输频带变宽、传输数据量变大。这种光纤比较适合一些容量大、距离远的通信方式。多模光纤则又分成两种，一种是多模突变型光纤，另一种是多模渐变型光纤。前者的纤芯直径大而且主要以模态传输为主，但是其带宽小，因此传输容量不大。后者的纤芯当中折射率会因为纤芯半径的变大而缩小，因此模态色散也较小，频带宽而且传输的容量大。

4.3光缆的连接

光缆在进行连接时候主要有以下几种方式：永久、应急以及活动连接这三种：（1）永久性光纤连接。永久性光纤连接就是把整根的光纤连接点熔化之后融为一体。这种连接方式经常出现在距离跨度较大以及永久固定使用等方面，并且信号稳定，不容易受到外界的干扰与影响，最为重要的就是永久性连接的故障产生率是极低的。不过在连接的过程当中要确保连接技术人员的操作能力可靠，而且连接所使用的设备也要正常运行，并且整个线路的连接点都必须要安装相应的保护措施。（2）应急光纤连接。应急连接就是运用机械操作或者化学的方式来将光纤进行连接，而且使用这种连接方式的效果也相当不错。这种应急连接最为明显的优点就是光纤连接的时间短而且信号稳定，但是对于整个光纤线路的连接点会造成一定的影响与不稳定问题的产生，除此之外衰减问题也会随着时间的变化而越来越严重，只能在应对突发事件的时候使用。（3）活动光纤连接。所谓的活动连接就是将光纤连接器进行科学化、合理化地运用，有利于整个线路间的站点和光缆间的正常连接，在一般情况下是以室内局域网络布线工作为主。

4.4光纤检测

光纤检测的目的就是为了确保整个光纤系统连接的稳定性与可靠性，并降低故障发生的几率并准确地找出光纤的故障点。常用的光纤检测的方法有两种，人工手动测量与使用仪器设备进行精密检测。（1）人工简易测量。人工简易测量的方式是对光纤通断的情况与施工状态来进行快速检测，通过对光纤的一端打入光线并从另一端进行观察来完成，虽然这种方式简单，可是无法测量光纤的衰减与断点位置。（2）仪器测量。运用光功率计或者光时域反身图示仪（OTDR）来对光纤进行定量测量的方式能够精确地检测出光纤衰减以及接头衰减的情况，并且还能够定位出光纤断点的位置。通过仪器测量的方能够进行定量并且对光纤网络发生故障的原因进行分析。

5结语

综上所述，相较于传统的信息通信技术，光纤通信技术具有明显的优势，而且光纤通信技术的发展前景相当广阔。从具体方面来讲光纤的损耗小而且频带宽，重量轻且便于维护等优点，并且光纤由于自身的特殊性不会因为电磁以及外界的干扰而导致数据信号受到影响，保真效果出色的同时还具有强大的保密性能，因此光纤是值得进行大力推广与普及的。为了能够有效地提高通信质理与通信效率，相关从业人员必须要重视提高自身的职业素养与实践水平，为广大用户提供更好的通信体验做出应有的贡献。

【参考文献】

[1]罗娅萍，孙慰，董天临，谈新权.基于石英光纤材料的发展历程以及当今基于石英光纤材料从事研究和进展方向概述[J].湖北通信业纪念光纤通信50周年高峰论坛论文集，2016，(28):301-301，302.

[2]孙超，方志豪，朱秋萍.浅谈光纤设备通信原理及其布线技术[J].中国非金属矿科技与市场交流大会，2016，(24):278-278.

[3]唐宏亮，张尧宇，刘玄庆.谈谈国外几种制造低损耗石英光纤予制件的主要方法及进展情况[J].2017智能电网发展研讨会论文集，2017，(14):254-255.

[4]张淑娥，李永倩，杨再旺.一种采用3×3光纤耦合器的相位解调和双波长相位解卷绕方法研究[N].滁州职业技术学院学报，2018，(1):45-48.

[5]张英远，郭祥玉，郭云松.基于掺Ho~(3+)ZBLAN与掺Tm~(3+)石英光纤的被动调Q光纤激光器研究[N].浙江理工大学学报(社会科学版)，2017，(1):39-43，32

作者：黄为 单位：佛山市华材职业技术学校