淺談光纖設備通信原理及其布線技術

摘要：隨著經濟不斷發展，高科技信息技術的推廣和運用，使人們的生活變得越來越方便和快捷，大大推動了我國社會主義現代化建設。互聯網業務和通信技術的飛速發展過程中，光纖通信技術的出現，成為電子技術之后信息領域的重要組成部分，是我國通信發展的必然方向。隨著經濟全球化不斷發展，光纖通信技術得到了廣泛應用，本文就光纖設備通信原理和特點進行闡述，對光纖布線技術進行分析，以促進我國通信技術水平不斷提升。

關鍵詞：光纖設備 通信原理 特點 布線技術

現代化建設中，光纖通信作為通信網的主要傳輸手段，大大提高信息傳輸的速率，滿足了社會發展需求，對于推動人類社會不斷進步發揮著重要作用。對光纖設備通信原理及其布線技術進行分析和探討，有利于全面了解光纖設備的運行情況，以為光纖通信技術的進一步發展提供可參考依據。

1 光纖設備通信原理和特點

1.1 光纖的特點。根據光線通信技術的運用情況來看，光線通信是激光通信之一，具有高效率、低成本、方便等優勢，受到各領域的推崇。在通信技術的發展初期，光作為一種電磁波，已經被運用到通信行業，使通信技術水平得到了進一步提升。一般情況下，利用光通信的方式有兩種：一種是，激光大氣通信，以激光作為光源，通過光調制器將信息轉換為光信號，由光學天線將信息發送出去，并由相應的通信設備接送，從而完成通信傳播。由于這種方式會受到大氣、溫度等因素的影響，不適宜遠距離傳輸，因此，激光大氣通信被用于限定的區域內；另外一種是，通過玻璃拉直的導光纖維進行傳輸的方式，即為光纖通信。一般情況下，光纖是由中心的纖芯和外圍的包層同軸共同組成的圓柱形細絲，作為光纖通信的傳輸媒介。在實際應用中，可以循環往復的完成激光傳播，從而將信息傳輸到制定位置。

在應用過程中，按照用途將光纖進行分類，可分為傳感光纖和通信用光纖；按照制作工藝分類，可分為材料組成類、制造工藝類和光學特性類；按照傳輸介質分類，可分為專用和通用兩種，并且，功能器件光纖可以應用于放大光波、分頻、整形和光振蕩等方面，從而以不同形態呈現在人們眼前。根據光纖通信的應用情況可知，光纖通信的基本構成結構包括光源、光纖和光檢測器三部分，具有如下幾個特點：

①信號干擾小、保密性強。②通信容量超大，可完成遠距離傳輸。一般一根光纖的帶寬在20THz以上，在沒有中繼傳輸的情況下，可傳輸到幾十公里以上。③重量較輕、細徑較細，一般制作材料是石英，大大降低了有色金屬的耗損，使資源得到合理利用。④不受外界因素影響，在任何情況下可使用，具有較長使用壽命。⑤較強抗電磁干擾能力和絕緣性能，因此，信息傳輸質量非常好。⑥沒有輻射，不容易被竊聽，提高信息傳輸的安全性。⑦環繞性好、抗腐蝕能力強，在使用過程中，不會出現火花，減少安全事故。

1.2 光纖設備通信原理。根據光纖通信的使用情況可知，光纖通信是將信息轉換為電信號，由調制激光器進行傳輸，并隨著電信號的變化幅度使光強度發生相應變化，同時，在接收端，由檢測器接收信號，經過解調后傳輸到目的地，最終完成通信傳輸。目前使用最多的光纖通信傳輸方式是，通過采用強度調制和直接檢波（IM-DD）來完成，其中，數字光纖通信是最常用的光纖通信技術。一般情況下，光纖通信系統的組成主要包括光發送端、數據源、光學信道和光接收機組四個部分，共同完成光纖通信傳輸。其中，數據源包括聲音、圖像和數字等各種數字化信號；光發送機和調制器是用于將信號轉換成相應的光信號，一般有0.85、1.31和1.55等主要光波窗口，便于信息快速完成傳輸；光學信道是由光纖和中繼放大器等組成，用于信號的中途傳播；光學接收機是接收相應的信號，并轉化為相應的電信號，然后形成相對應的聲音、圖像和文字等，以達到光纖通信的最終目的。

由光纖通信系統的運行原理可知，光纖通信系統的構成設備主要有如下幾部分：

①光發信機。一般情況下，光發信機主要包括光源、驅動器和調制器三部分，是實現光波和電信號轉換的光端機，以調制來自PCM電端機的信號，使信號成為已調光波，最后耦合到光纖或者光纜上，完成最終的信號傳輸。因此，在光纖通信系統中，電端機是最常規的電子通信設備，必不可少。

②PCM電端機。在光纖通信系統中，一般光纖傳輸采用的是二進制光脈沖“0”碼和“1”碼兩種，并使用二進制數字信號進行光源的通斷調制，以完成信號的傳輸。在實際應用過程中，數字信號可以對連續變化的模擬信號進行量化、抽樣和編碼等，即脈沖編碼調制，在通信技術領域中被稱作為PCM。根據光纖通信系統的工作原理，由PCM電端機產生的數字信號，被稱作為數字基帶信號，是光纖設備完成信號傳輸的重要組成部分。

③光中繼器。一般光中繼器是采用光到電再到光的形式進行信號傳輸的，由光電檢測器將接收到的光信號轉換成電信號，并通過整形、放大和再定時，將信號還原成與原來一樣的電脈沖信號，再通過驅動激光器發光將電信號轉換成光信號，最后將光脈沖信號發送到下一段光纖。因此，在光纖通信系統中，這種再放大、再整形進而再定時的中繼器被稱作“3R”中繼器，具有對波形失真時脈沖進行整形和補償光信號在光纖傳輸中衰減的作用，使光纖通信可以正常運行。

④光接收機。光接收機一般由光檢測器和光放大器等組成，是實現光信號和電波轉換的光端機，以將光纖上的光信號由光檢測器轉換為電信號，并將信號放大到一定電頻，最后傳輸到接收端的電端機中，完成光纖通信傳輸。由于發送端存在碼型變換，在傳輸過程中，要將信號轉換成PCM適用的HDB3碼或者CMI碼，以達到信號被完整傳輸的目的。

2 光纖布線技術

2.1 光導纖維。一般情況下，光導纖維被稱作是光纖，由非常細的玻璃絲構成，直徑一般在0.1毫米左右，具有纖細和透明等特點，可以將光信號快速傳輸除去。目前，紅外區域內，光纖通信使用的光波波長在0.8納米和1.8納米之間，短波波長段一般為0.85納米，長波波長段為1.45納米左右。

2.2 布線技術。根據目前國際上使用的布線技術來看，布線標準主要有兩個：一個是，國際標準ISO/IE-CIS

11801；另一個是，北美的標準EIA/TIA-568A。因此，一般使用8.3/125納米多模光纜、50/125納米多模光纜和62.5/123納米多模光纜。根據纖芯的大小可以分辨單模光纖和多模光纖，一般單模光纖的纖芯非常小，在四納米和十納米之間，只用于主模態傳輸，以避免模態變色，使光纖通信的傳輸頻道變寬，從而大大增加光纖通信傳輸的容量。在實際布線過程中，單模光纖被用于長距離和大容量的光纖通信中，是未來光纖通信技術發展的主要趨勢。

在光纖布線中，多模光纖包括多模漸變型和多模突變型兩種類型，各自有各自的優勢和劣勢。多模突變型光纖的纖芯直、纖徑較大，具有多種傳輸模態，因而帶寬比較窄，傳輸容量比較小；多模漸變型光纖的纖芯中，折射率會隨著半徑的增加而減少，從而獲得比較小的模態色散，在實際使用中，頻帶較寬，傳輸容量較大，使用范圍比較廣泛。因此，在布線時，要根據實際情況，選擇最合適的光纖布線技術。

3 結束語

近年來，光纖通信技術已經在公共服務通信系統、多媒體領域、網絡領域和醫療領域等方面得到了廣泛應用，大大降低了設備的損耗率，使光傳導得到有效控制，對于促進人們生活水平不斷提升具有重要現實意義。

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