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光纖設備通信原理及其光纖布線技術
2014/7/21

     隨著互聯網業務和通信業的飛速發展,信息化給世界人類社會的發展帶來了極大的推動。當今社會更是一個信息爆炸的社 會。信息量的急劇增加。顯然傳統的通信技術顯的力不從心。當下最具有吸引力的當然是光纖通信技術。信息化是實現四個現代化的基礎。光纖通信技術和計算機技 術是信息化的兩大核心支柱,計算機負責把信息數字化,輸入網絡中去;光纖則是擔負著信息傳輸的任務。光纖通信被廣泛的應用于信息化的發展,成為繼微電子技 術之后信息領域中的重要技術。本文在簡單介紹光通信的基本原理的基礎上談一下光纖的布線技術:

光學通信原理

     基本的光纖通信系統是由數據 源、光發送端、光學信道和光接收機組成。數據是數字,聲音,圖象等各種信號的數字化。光發送機和調制器則負責將信號轉變成適合于在光纖上傳輸的光信號,先 后用過的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光學信道包括最基本的光纖,還有中繼放大器EDFA等;而光學接收機則接收光信號,并從中提取信息,然 后轉變成電信號,最后得到對應的話音、圖象、數據等信息。

PCM電端機

     在光纖通信系統中,光纖中傳 輸的是二進制光脈沖"0"碼和"1"碼,它由二進制數字信號對光源進行通斷調制而產生。而數字信號是對連續變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產生的,稱 為P(pulse code modulation),即脈沖編碼調制。這種電的數字信號稱為數字基帶信號,由PCM電端機產生。

光發送端組成

     從PCM設備(電端機)送來的電信號是適合PCM傳 輸的碼型,為HDB3碼或CMI碼。信號進入光發送機后,首先進入輸入接口電路,進行信道編碼,變成由"0"和"1"碼組成的不歸零碼(NRZ)。然后在 碼型變換電路中進行碼型變換,變換成適合于光線路傳輸的mBnB碼或插入碼,再送入光發送電路,將電信號變換成光信號,送入光纖傳輸。

光中繼器

傳統的光中繼器采用的是光- 電-光(O-E-O)的模式,光電檢測器先將光纖送來的非常微弱的并失真了的光信號轉換成電信號,再通過放大、整形、再定時,還原成與原來的信號一樣的電 脈沖信號。然后用這一電脈沖信號驅動激光器發光,又將電信號變換成光信號,向下一段光纖發送出光脈沖信號。通常把有再放大(re- amplifying)、再整形(re-shaping)、再定時(re-timing)這三種功能的中繼器稱為"3R"中繼器。

光接收機

從光纖傳來的光信號進入光接收電路,將光信號變成電信號并放大后,進行定時再生,又恢復成數字信號。由于發送端有碼型變換,因此,在接收端要進行碼型反變換,然后將信號送入輸出接口電路,變成適合PCM傳輸的HDB3碼或CMI碼,送給PCM。

上述也是電信號轉化成光信號 然后經過傳輸最終又由光信號變為電信號的過程。然而在光纖技術的發展過程中經歷了一系列的規范。從最初的準同步數字體系到現在最先進的SDH光纖通信方 式。下面將簡單介紹一下這些規范的發展過程。從而以便更好的了解光纖通信技術的發展及其走向。

光導纖維

光纖為光導纖維的簡稱,由直 徑大約為0.1mm的細玻璃絲構成。它透明、纖細,雖比頭發絲還細,卻具有把光封閉在其中并沿軸向進行傳播的導波結構。 目前,光通信使用的光波波長范圍是在近紅外區內,波長為0.8至1.8um?煞譃槎滩ㄩL段(0.85um)和長波長段(1.31um和1.55um)。 光纖通信有以下優點:傳輸頻帶寬,通信容量大;損耗低;不受電磁干擾;線徑細,重量輕;資源豐富。

光纖布線

當今,國際上流行的布線標準 主要有兩個,一個是北美的標準EIA/TIA-568A;一個是國際標準ISO/IECIS 11801。EIA/TIA-568A和ISO/IECIS 11801推薦使用62.5/125um多模光纜、50/125um多模光纜和8.3/125um多模光纜。

單模光纖和多模光纖可以從纖芯的尺寸大小來簡單地判別。單模光纖的纖芯很小,約4~10um,只傳輸主模態。這樣可完全避免了模態色散,使得傳輸頻帶很寬,傳輸容量很大。這種光纖適用于大容量、長距離的光纖通信。它是未來光纖通信與光波技術發展的必然趨勢。

多模光纖又分為多模突變型光纖和多模漸變型光纖。前者纖芯直徑較大,傳輸模態較多,因而帶寬較窄,傳輸容量較;后者纖芯中折射率隨著半徑的增加而減少,可獲得比較小的模態色散,因而頻帶較寬,傳輸容量較大,目前一般都應用后者。

光纖的連接和檢測

一. 光纜的連接:

方法主要有永久性連接、應急連接、活動連接。

1. 永久性光纖連接(又叫熱熔):

這種連接是用放電的方法將連 根光纖的連接點熔化并連接在一起。一般用在長途接續、永久或半永久固定連接。其主要特點是連接衰減在所有的連接方法中最低,典型值為 0.01~0.03dB/點。但連接時,需要專用設備(熔接機)和專業人員進行操作,而且 連接點也需要專用容器保護起來。

2. 應急連接(又叫)冷熔:

應急連接主要是用機械和化學的方法,將兩根光纖固定并粘接在一起。這種方法的主要特點是連接迅速可靠,連接典型衰減為0.1~0.3dB/點。但連接點長期使用會不穩定,衰減也會大幅度增加,所以只能短時間內應急用。

3. 活動連接:

活動連接是利用各種光纖連接器件(插頭和插座),將站點與站點或站點與光纜連接 起來的一種方法。這種方法靈活、簡單、方便、可靠,多用在建筑物內的計算機網絡布線中。其典型衰減為1dB/接頭。

二. 光纖檢測:

光纖檢測的主要目的是保證系統連接的質量,減少故障因素以及故障時找出光纖的故障點。檢測方法很多,主要分為人工簡易測量和精密儀器測量。

1. 人工簡易測量:

這種方法一般用于快速檢測光纖的通斷和施工時用來分辨所做的光纖。它是用一個簡易光源從光纖的一端打入可見光,從另一端觀察哪一根發光來實現。這種方法雖然簡便,但它不能定量測量光纖的衰減和光纖的斷點。

2. 精密儀器測量:

使用光功率計或光時域反射圖示儀(OTDR)對光纖進行定量測量,可測出光纖的衰減和接頭的衰減,甚至可測出光纖的斷點位置。這種測量可用來定量分析光纖網絡出現故障的原因和對光纖網絡產品進行評價。

     光纖通信技術的基本原理和基本的布線技術,當下已硬件技術發展一日千里,作為通信技術的發展方向的光纖通信設備更是發展迅速。中國也是非常重視光纖通 信技術的研發。中國目前出現的三個光谷也說明了中國致力于光電子通信的決心。東有長春“光谷”,南有廣東“光谷”,中有“武漢•中國 光谷”以及上海和重慶。幾個“光谷”各有優勢:長春“光谷”側重發展液晶大屏幕;重慶“光谷”主要研究和開發儀表和器械;廣東“光谷”大多是生產系統;而 武漢“光谷”則把重點放在了光纖通信技術的發展。特別是武漢光通信光纖的產量在世界排名前列,系統和器件技術也在全國排名第一,相信在不久武漢可以成為武 漢可以成為中國最先進,具有國際先進水平的光電子信息產業基地。

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