光纤通讯传输技术及施工管理的探讨

摘要：光纤通讯技术在全球不断网络化的今天，光缆逐渐覆盖了城市的每一个角落，这一技术在我国通讯领域已有近多年的运用历史，因人们对网速要求标准的提升从而带动了通讯传偷方式的改变，光纤通讯技术是未来通讯技术发展的大方向。在这年期间光纤通讯技术有了划时代的发展。本文简单介绍光纤通讯的结构和优点，提出了光纤通讯传输已经成为当今信息传输的主要方式，特别就现阶段通信领域中光纤通讯传输技术在实际应用中，出现的一些常见问题进行分析总结，同时提出一些通信网络工程建设施工管理中解决的措施。

关键词：光纤通讯；分类信息传导；信号衰弱；常见问题；解决措施

光纤通讯传输技术与传统通讯传输技术相比，其具有数据信息传输量大、传输速度快、数据信息质量得到有效保障以及安全性能更加优越等特点，在我国社会各领域中的应用广受好评。但光纤通讯传输技术在实际应用中，由于受到光纤自身特性影响，光信号在光纤内部传输过程中容易受到自身材质影响，使光信号强度随着距离的增加而减弱，同时也对信号质量产生很大影响。造成这种不良效果的原因主要是，光纤在制造工艺、安装工艺过程中处理不当，造成光纤自身附加损耗增加，使光纤在实际应用中对光信号传输造成一定程度上的不良影响。

光纤的信号强度衰耗是光纤传输的一个重要特性，也是衡量光纤传输质量的重要指标。这一特性直接决定了光缆线路的中继距离和通信系统的升级扩容。光纤的信号衰耗主要有几何缺陷、散射损耗、吸收损耗、弯曲损耗等等。通常情况下，将所有的损耗划分为本征损耗、制造损耗和附加损耗三类。其中，本征损耗和制造损耗是在光纤在生产过程中，拉制光纤及成缆时其自身的物理特性、几何特性、光学特性及生产工艺共同影响的，这种损耗的可控性小，控制成本高，不适合进行人为的调控。而附加损耗则是由光纤的一系列固定接头的损耗决定的，这种损耗是具有可控性，可以通过提高光纤接续质量进行有效控制。以下，将对附加损耗产生的原因加以分析，并对应对策率加以介绍和概括。

一、光纤通讯技术结构解析

目前，广泛使用的光纤通讯系统结构十分清晰，大多数该系统包括发射器、光导纤维、放大器、光接收器四个主要部分。其中发射器主要用途是将电信号转换为光信号以应用于光纤传输；光导纤维用于传输光信号，大多数光纤埋置与地下；光放大器主要是放大光信号克服传输过程中的衰减；光接收器是将光信号转换成电信号。

（一）发射器

发光二极管和镭射二极管通常被作为光纤通讯中的光源半导体元件，它们分别发出非同调性光和同调性光。其次，半导体作为光源不仅体积小、发光率和可靠率高而且它能将波长最佳化，可以很好的满足光纤通讯的要求。

（二）光导纤维

光纤通常是由核心、纤壳和保护层组成。其中核心和纤壳部分通常是由硅玻璃制成，保护层是经过紫外线固化后的压克力，比较坚固可以埋置与地下。光纤的一个缺点就是弯折剧烈时容易折断，加之光纤端部链接要求十分精密；因此，折断的光纤不容易被结合。

（三）光放大器

光纤通讯的发展主要受到讯号衰减和变形两个因素的影响，过去解决该问题的方法主要是应用一个先将光信号变回电信号之后放大再转回光信号的中继器。但是使用中继器使得系统架构变得非常复杂。光放大器不做光电装换直接将光信号放大，其原理是在一段光纤内掺杂稀土族元素如铒，再以短波长雷射激发。

（四）光接收器

光接收器电路一般情况下包括两个部分即，转阻放大器和限幅放大器，通过对光侦测器转换出的光电流进行处理，转阻放大器和限幅放大器就能把光电流转换成电压讯号，之后再透过后端的比较器电路把电压讯号转换成数位讯号。

二、光纤通讯的优点

光纤通讯技术以其自身特有的突出优点，在市场竞争中具有非常明显的优势，广泛的应用于通讯、教育、卫生、工业生产等多个领域。它与传统的金属电缆相比较主要具有如下六个方面的优点：一是可传输的信息量大。头发丝粗细的一根光纤可以容纳几千路电视或几万路电话，其传输能力是电缆的几亿倍，因此是当代最理想的大容量传输线路；二是抗干扰能力强。光纤传递的事光波不是电讯号，它使用的频率和传统的无限电波频率不同，不会受到电磁干扰，因此传输信号质量高，抗干扰能力强；三是损耗低。随着光纤通讯技术的不断发展，光纤传输的损耗不断降低，已经从原来的10分贝/公里降低到现在的0.2-0.5分贝/公里，比电缆的损耗低了很多；四是原材料丰富。生产光导纤维的原料是石英，资源十分丰富；五是成本低。六是线径细，材料轻。

三、光纤通讯传输过程中出现的一些问题

（一）光纤在使用过程中受到自身特性限制

光纤在制造过程中容易受到材质与制造工艺影响，使光纤内部出现各种气泡及突起现象，使光纤在使用过程中光传导受到气泡与突起部分影响，增加了使用中的附加损耗。光纤在生产过程中受到制造工艺与人为因素影响，造成内部材质分布不均匀，使内径与包层偏离中心点，造成内径与模场直径匹配上存有误差现象发生。光在传导过程中受到材质问题部位影响，很容易造成意外損耗，从而对信号质量产生不良影响，所以有效加强光纤制造工艺，可以在基础上降低因光纤材质问题造成的附加损耗。

（二）现阶段光纤断线技术不成熟

光纤断线技术是光纤在进行设备装配与用户接入时一个重要环节，所以在这个环节出现问题会对光纤内数据传输造成直接影响。当前光纤断线技术发展较为不成熟，使光纤断线处理中光纤端面整齐度得不到保障，使光传导在续接时受到很大影响，同时使光纤信号在传导过程中造成附加损耗。光纤在架设与入户接入处理中，由于受到自然环境影响使部分微小灰尘进入到光纤内部中，灰尘落到光纤端面上容易对材质造成部分凸起，信号在传导过程中受到影响造成直接损耗，同时也要做好光纤端面在处理中的氧化问题。

（三）现阶段光纤熔接技术较粗糙

由于现阶段光纤断线技术不完善，使光纤横截面在断线处理后较为不平整，在光纤熔接作业中就会造成接点处分布不均现象发生。光信号在经过接点处位置时，受到接点处环境影响造成光波散射现象，使信号在传输中附加损耗上升，从而导致信号强度受到很大影响。光纤熔接处理工作中，一般都是室内或者室外作业，所以直接对空气进行接触，而空气中存有尘埃与其他微小物质，所以在光纤熔接处理过程中会造成熔解点處有异物残留，光信号在传输到熔解点位置时，受到残留物影响，使部分光线被散射到其他方向，从对信号质量造成直接影响。

（四）现阶段光纤微弯处理造成的附加损耗

光信号在光纤中的传输受到光线入射角度影响，光线射入角度偏大的话会使部分光信号被散射到其他方向，从而使信号质量在传输过程中产生附加损耗。光纤在实际应用中弯曲角度过大的话，会造成光线从光纤中透漏出去，直接造成光信号损耗。在光纤实际应用中，光信号损耗量与光纤弯曲幅度成反比，光纤弯曲角度相对较大时，对光信号产生的损耗量相对较少，当光纤弯曲角度相对较小时，对光信号产的损耗量相对较大。所以在光纤铺设过程中应考虑到这一实际问题，在基础上降低光纤架设过程中造成的附加损耗。光纤接续产生附加损耗的原因有以下几点：

1.光纤的原始特性造成的损耗。光纤在生产制作过程中就已经产生了一定的损耗，引起这些损耗的原因包括：光纤折射率分布不同、纤芯与包层偏心、光纤纤芯不圆和模场直径不匹配。由于这些原因，光纤在熔接后将造成熔接点处不连续、不均匀等问题。根据射线传播理论，在不连续、不均匀点处，射线将发生散射现象，进而产生损耗。然而，通过施工前的合理配盘可以有效地消除或降低这种损耗的数值。此外，也可采用特性优良的熔接机，通过调整其工作参数也可以降低这种损耗。

2.光纤的微弯造成的损耗。根据光纤的射线传播分析可以得出以下结论：不同入射角的射线代表着不同的传输模式，而光纤的弯曲则将改变光射线在交界面处的入射角，这种入射角的改变代表传输模式已经改变。在光纤严重弯曲时，部分射线会透出纤芯产生辐射，成为辐射模，导致信号不能全部沿着光纤方向向前传播，从而产生损耗。

3.光纤的熔接造成的损耗

首先，不整齐的光纤断面会造成光纤在熔后接续点处出现不连续、不均匀的状态，使光纤内部发生光线散射，产生附加损耗。根据实际经验克制，无论采用哪种切割刀，切出的光纤断面都会存在不同的倾斜角，但如果采用质量较高的切刀，精准的操作步骤，那么切出的光纤在熔接后产生的损耗值一般可控制在0.05dB以下。

另外，空气中存在着尘埃，这些尘埃中含有多种物质。光纤的熔接点，比如端面，一旦沾染这些尘埃中的特有物质，共熔接点处在熔接后将存留一定的杂质，有时还会产生少量极小的气泡。那么，光线沿光纤传播时，在该处就会发生散射，部分光线就会散射到其它方向去而无法传播到光纤终端，产生较大的附加损耗。此外，杂质的存在还将产生杂质吸收损耗和氧化物散射损耗。这些损耗综合起来有时十分惊人。显而易见，清洁程序是接续过程中的必不可少的环节，而且要做到认真仔细，充分彻底。

四、应对现阶段光纤通讯传输中问题的解决措施

首先，在光纤架设作业中，应采用OTDR仪器对光纤进行全面检查，确定光线不存在质量问题，在基础上降低因光纤质量问题造成的附加损耗。在光纤通过中继设备接入时，两个连接节点光纤选择上最好选择同一厂家产品，而且在批号上也要达到一致，在两段光纤连接时最好选用相近盘号的光纤，使两端光纤在连接中不会因为盘号差距过大造成的光纤连接故障，这是减少光纤连接点出现问题的有效手段。在光纤架设施工过程中光纤弯曲是无法避免的，但理论上光纤弯曲度达到一定角度时，因光纤弯曲造成的损耗可以忽略不计，所以在施工过程中可以利用这一理论，使光纤弯曲角度达到适应值。

第二，光纤在架设施工作业时应完善光纤断线技术，应该研发先进的光纤断线设备，使光纤断面保持干净整洁。在光纤断线处理之前应对切刀进行清洁处理，保证切刀表面没有异物，同时在光纤断面也应该进行清洁处理，确保空气中的灰尘不会存留在光纤断面上。现阶段光纤熔接技术还有待提高，在基础上加强管线焊接机的性能，减少因光纤焊接机性能差造成的焊接面不规则现象。在光纤进行熔接处理作业中，应对模版进行仔细校对，确定光纤接续指标达保持在相关指标之内。在光纤熔接处理过程中，要对熔接点处的光纤断面进行仔细清理，同时也要检查其倾斜角度是否合理，如果有严重的缺陷应马上进行处理，减少因熔接处理造成的光信号附加损耗。

第三，应对附加损耗的解决方法。根据本文以上提出的关于光纤衰耗特性的理论分析，可以通过加强接续工艺，提高接续质量来降低由于光纤接续所增加的附加损耗。一般采用以下的方法：

一是改善原始特征。应利用OTDR仪在光缆开盘检验时逐根进行光纤测试，以确定光纤有无断纤和事件点。在配盘时，要注意应尽量在同一中继段选用相同厂家生产的一批次光缆，应尽量选用盘号相连或相近的光缆相连相邻光缆，以便降低接续时产生的接头损耗。

二是减少光纤微弯。根据试验经验，光纤的曲率半径大于一定数值时，弯曲损耗可忽略不计。而在实际施工过程中，任一随机因素都有可能造成曲率半径小于此值，因此，在光纤接头的盘留和固定时，应注意避免硬弯的产生，从而避免微弯损耗的产生。

三是采用先进的熔融接续手段。在光纤接续的实际操作中，会遇到一些严重超标的接续。一般而言，光纤几何尺寸、较大的模场直径偏差都可造成接续指标超出允许范围。影响这种障碍性接续的损耗值的主要原因就是熔接机的性能和状态，熔接机的性能状态优良可使接续的障碍性损耗值降至很低。从而，改善了由于几何尺寸偏差较大、模场直径偏差较大等原因造成障碍性接续接续效果。另外，如光纤切割断面存在较大的倾斜角或缺陷，就意味着接续损耗的增加。不当的操作方法、质量不良的切刀都可能造成这些现象的出现。由此看来，在光纤接续过程中，必须保证每根光纤切面的整齐。同时，还应对操作环境的清洁作出规范，尤其应明确规定必须时刻清洁的切割刀的光纤断面：在施工之前，帐篷、作业台、发电机、电暖风、电风扇等必备用品应预先配置好，保证切刀等接续工具的清洁，必须用酒精棉将切刀和光纤断面点擦拭干净，保证无杂质存在，无灰尘沾附，尽力消除因污染所造成的散射损耗和吸收损耗。最后，应保证接续操作人员具备相应的技术素质。光纤接续操作人员首先应需能熟练掌握接续工艺的测试方法，还必须做到能够根据光纤的传输原理和构造，迅速地判断和处理接续中遇到的故障，能够有效地调整熔接机的工作参数，通过改变放电时间、熔接电流、放电间隙等技术操作，将接续损耗降至最低。

五、结语

实例证明，通过对现代通信发展趋势的分析以及相关数据统计，在未来通信发展中光纤通信将成为通信技术的主流方向，它用自身的优越性与逐步成熟性为全光网络时代的到来奠定了坚实的基础。如何在光纤制造、断线、熔接等环节进行有效控制，将光纤在使用中因自身问题造成的附加损耗降至最低，是现阶段我国信息产业面临的主要问题。光纤通信传输作为为当今信息传输的主要方式，应用范围十分广泛，因此，在光纤通信中产生的问题，也值得我们去认真思考并加以解决。光纤接续工作，技术复杂、工艺要求高，是对质量标准严格要求的精细工作，也是关系到光纤通信传输质量的重要工作。因此，在施工中，专业技术人员要充分重视光纤接续时产生的损耗，按照严格标准做好光纤的接续工作，从而降低光缆的附加损耗，提高光纤的传输质量。

参考文献：

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[2]郑宏伟.我国光纤光缆技术特点的若干分析[J].民营科技.2010

[3]刘瑞翔.光纤通讯传输的常见问题与解决方法研究[J].通讯世界.2013

作者简介：

王洪伟（1976年1月出生）、男、籍贯（浙江省舟山市）、现任浙江省邮电工程建设有限公司副总经理职务、工程师职称、硕士学位、研究方向（通信网络工程建设施工管理）。