光纤通信的核心在于光缆，光缆由光纤芯和护套组成。光纤作为信息传输的通道，其质量直接影响到通信效果。光缆的物理参数，如衰减、回波损耗和插入损耗等，是衡量光缆性能的重要指标。
首先，衰减是指光信号在传输过程中因光纤本身的损耗而引起的功率下降。衰减越小，传输距离越远。光纤的衰减与光纤本身的材料、长度和弯曲程度有关。为了降低衰减，我们需要选择高质量的光纤和合理的布线方式。
其次，回波损耗是指光信号在传输过程中反射回发射端的比例。回波损耗越小，信号干扰越小。为了提高回波损耗，我们可以采用高回波损耗的连接器和适当的光纤端面处理技术。
再者，插入损耗是指光信号通过连接器、分路器等无源器件时引起的功率下降。插入损耗越小，通信质量越好。在选择连接器和分路器时，应尽量选择低插入损耗的产品。
在实际应用中，光纤通信系统设计需要遵循以下步骤：
1. 确定系统需求：根据应用场景，确定系统所需的光纤芯数、传输速率和传输距离等。
2. 选择设备：根据系统需求，选择合适的光通信设备，如光发射器、光接收器、光纤放大器等。
3. 设计光纤布线：根据实际环境，设计光纤布线方案，包括光纤类型、长度、弯曲半径等。
4. 光缆选择：根据使用环境和传输距离，选择合适的光缆类型，如单模光缆或多模光缆。
5. 系统调试：在系统安装完成后，进行系统调试，包括测试光纤链路参数、连接器插损、光发射器和光接收器性能等。
6. 故障排除：在系统运行过程中，如出现通信故障，需对光纤链路、设备进行检测和维修。
总之，光纤通信技术在当今信息社会中扮演着重要角色。了解光纤通信的关键技术及其在系统设计中的应用，有助于我们更好地应用这一技术，推动信息化发展。光缆布线系统安装完成之后需要对链路传输特性进行测试，其中最主要的几个测试项目是链路的衰减特性、连接器的插入损耗、回波损耗等。下面我们就光缆布线的关键物理参数的测量及网络中的故障排除、维护等方面进行简单介绍。 一、光缆链路的关键物理参数 衰减： 1、衰减是光在光沿光纤传输过程中光功率的减少。
2、对光纤网络总衰减的计算：光纤损耗（LOSS）是指光纤输出端的功率Power out与发射到光纤时的功率Power in的比值。
3、损耗是同光纤的长度成正比的，所以总衰减不仅表明了光纤损耗本身，还反映了光纤的长度。
4、光缆损耗因子（α）：为反映光纤衰减的特性，我们引进光缆损耗因子的概念。
5、对衰减进行测量： 因为光纤连接到光源和光功率计时不可避免地会引入额外的损耗。所以在现场测试时就必须先进行对测试仪的测试参考点的设置（即归零的设置）。对于测试参考点有好几种的方法，主要是根据所测试的链路对象来选用的这些方法，在光缆布线系统中，由于光纤本身的长度通常不长，所以在测试方法上会更加注重连接器和测试跳线上，方法更加重要，关于这一点请参见安恒的布线测试技术文章 回波损耗: 反射损耗又称为回波损耗，它是指在光纤连接处，后向反射光相对输入光的比率的分贝数，回波损耗愈大愈好，以减少反射光对光源和系统的影响。 改进回波损耗的方法是，尽量选用将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。 插入损耗: 插入损耗是指光纤中的光信号通过活动连接器之后，其输出光功率相对输入光功率的比率的分贝数。 插入损耗愈小愈好。 插入损耗的测量方法同衰减的测量方法相同。 二、光纤网络的测试测量设备 1、光纤识别器。 它是一个很灵敏的光电探测器。当你将一根光纤弯曲时，有些光会从纤芯中辐射出来。这些光就会被光纤识别器检测到，技术人员根据这些光可以将多芯光缆或是接插板中的单根光纤从其他光纤中标识出来。光纤识别器可以在不影响传输的情况下检测光的状态及方向。为了使这项工作更为简单，通常会在发送端将测试信号调制成270Hz、1000Hz或2000Hz并注入特定的光纤中。大多数的光纤识别器用于工作波长为1310nm或1550nm的单模光纤光缆，最好的光纤识别器是可以利用宏弯技术在线地识别光缆和测试光缆中的传输方向和功率。 2、故障定位器（故障跟踪器）。 此设备基于激光二极管可见光（红光）源，当光注入光纤时，若出现光纤断裂、连接器故障、弯曲过度、熔接质量差等类似的故障时，通过发射到光纤的光就可以对光纤的故障进行可视定位。可视故障定位器以连续波（CW）或脉冲的模式发射。典型的频率为1Hz或2Hz，但也可工作在kHz的范围。通常的输出功率为0dBm(1Mw)或更少，工作距离为2到5km，并支持所有的通用连接器。 3、光损耗测试设备（又称光万用表或光功率计）。 为了测量一条光缆链路的损耗，需要在一端发射校准过的稳定光，并在接收端读出输出功率。这两种设备就构成了光损耗测试仪。将光源和功率计合成一套仪器时，常称作光损耗测试仪（也有人称作光万用表）。当我们测量一条链路的损耗时，需要有一个人在发送端操作测试光源而另一个人在接收端用光功率计进行测量，这样也只能得出一个方向上的损耗值。 通常，我们需要测量两个方向上的损耗（因为存在有向连接损耗或着说是由于光缆传输损耗的非对称性所致的）。这时，技术人员就必须相互交换设备并再进行另一个方向的测量。可是，当他们相隔十几层楼或是几十千米时该怎么办呢？很明显，如果这两个人每人都有一个光源和一个光功率计，那么他们就可以在两边同时测量了，现在的用于认证测试的高级光缆测试套机是可以实现双向双波长的测试的，如：Fluke 的CertiFiber和DSP电缆测试系列的FTA光缆测试包。 简而言之，要完成一项光损耗的测量工作，一个校准了的光源和一个标准的光功率计是不可缺少的。更详细的技术资料请参看安恒公司的布线测试仪器分类中的相关产品。 光纤连接和检测
光缆的连接： 方法主要有永久性连接、应急连接、活动连接。 1.永久性光纤连接（又叫热熔）： 这种连接是用放电的方法将连根光纤的连接点熔化并连接在一起。一般用在长途接续、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低，典型值为0.01~0.03dB/点。但连接时，需要专用设备（熔接机）和专业人员进行操作，而且 连接点也需要专用容器保护起来。 2.应急连接（又叫）冷熔： 应急连接主要是用机械和化学的方法，将两根光纤固定并粘接在一起。这种方法的主要特点是连接迅速可靠，连接典型衰减为0.1~0.3dB/点。但连接点长期使用会不稳定，衰减也会大幅度增加，所以只能短时间内应急用。 3.活动连接： 活动连接是利用各种光纤连接器件（插头和插座），将站点与站点或站点与光缆连接 起来的一种方法。这种方法灵活、简单、方便、可靠，多用在建筑物内的计算机网络布线中。其典型衰减为1dB/接头。 光纤检测： 光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。检测方法很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。 1.人工简易测量： 这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。 2.精密仪器测量： 使用光功率计或光时域反射图示仪（OTDR）对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。 光纤的应用及系统设计 一、光纤的应用： 人类社会现在已发展到了信息社会，声音、图象和数据等信息的交流量非常大。以前的通讯手段已经不能满足现在的要求，而光纤通讯以其信息容量大、保密性好、重量轻体积小、无中继段距离长等优点得到广泛应用。其应用领域遍及通讯、交通、工业、医疗、教育、航空航天和计算机等行业，并正在向更广更深的层次发展。光及光纤的应用正给人类的生活带来深刻的影响与变革。 二、光纤网络系统设计： 光纤系统的设计一般遵循以下步骤： 1.首先弄清所要设计的是什么样的网络，其现状如何，为什么要用光纤。 2.根据实际情况选择合适是光纤网络设备、光缆、跳线及连接用的其它物品。选用时应以可用为基础，然后再依据性能、价格、服务、产地和品牌来确定。 3.按客户的要求和网络类型确定线路的路由，并绘制布线图。 4.路线较长时则需要核算系统的衰减余量，核算可按下面公式进行： 衰减余量＝发射光功率－接受灵敏度－线路衰减－连接衰减（dB）其中线路衰减＝光缆长度×单位衰减； 单位衰减与光纤质量有很大关系，一般单模为0.4~0.5dB/km；多模为2~4dB/km。 连接衰减包括熔接衰减接头衰减，熔接衰减与熔接手段和人员的素质有关，一般热熔为0.01~0.3dB/点；冷熔0.1~0.3dB/点；接头衰减与接头的质量有很大关系，一般为1dB/点。系统衰减余量一般不少于4dB。 5.核算不合格时，应视情况修改设计，然后再核算。这种情况有时可能会反复几次。 三、设计实例： 1.某校园网的改造： 根据其情况,在已有细缆网的一边使用一台三口中继器（双绞线-光纤-细缆），另一边使用一台带光纤主干的双绞线HUB。中间用架空或地埋匀可的束管式4芯室外多模光缆再经过熔接为带ST头的室内跳线（因设备的光纤接口为ST型）。 衰减核算：（一般多模设备在2km范围内不用核算，这里只做个例子） 发射功率：－16dBm 接收灵敏度：－29.5dBm 线路衰减：1.5km×3.5dB/km=5.25dB 连接衰减：接头2个衰减为：2点×1dB/点=2dB 熔接两个点为：2点×0.07dB/点=0.14dB 衰减余量＝－16dBm－（－29.5dBm）－5.25dB－0.14dB－2dB＝6.11（dB） 经过上面的计算，可以看出系统容量大于4dB，以上选择可以满足要求。 光缆的施工
（一）光缆的户外施工： 较长距离的光缆敷设最重要的是选择一条合适的路径。这里不一定最短的路径就是最好的，还要注意土地的使用权，架设的或地埋的可能性等。 必须要有很完备的设计和施工图纸，以便施工和今后检查方便可靠。施工中要时时注意不要使光缆受到重压或被坚硬的物体扎伤。 光缆转弯时，其转弯半径要大于光缆自身直径的20倍。 1.户外架空光缆施工： A.吊线托挂架空方式，这种方式简单便宜，我国应用最广泛，但挂钩加挂、整理较费时。 B.吊线缠绕式架空方式，这种方式较稳固，维护工作少。但需要专门的缠扎机。 C.自承重式架空方式，对线干要求高，施工、维护难度大，造价高，国内目前很少采用。 D.架空时，光缆引上线干处须加导引装置，并避免光缆拖地。光缆牵引时注意减小摩擦力。每个干上要余留一段用于伸缩的光缆。 E.要注意光缆中金属物体的可靠接地。特别是在山区、高电压电网区和多地区一般要 每公里有3个接地点，甚至选用非金属光缆。 2.户外管道光缆施工： A.施工前应核对管道占用情况，清洗、安放塑料子管，同时放入牵引线。 B.计算好布放长度，一定要有足够的预留长度。详见下表： 自然弯曲增加
长度（m/km） 入孔内拐弯
增加长度（m/孔） 接头重叠长度
（m/侧） 局内预留
长度（m） 注
5 0.5~1 8~10 15~20 其它余留安
设计预留
C.一次布放长度不要太长（一般2KM），布线时应从中间开始向两边牵引。 D.布缆牵引力一般不大于120kg，而且应牵引光缆的加强心部分，并作好光缆头部的防水加强处理。 E.光缆引入和引出处须加顺引装置，不可直接拖地。 D.管道光缆也要注意可靠接地。 3.直接地埋光缆的敷设： A.直埋光缆沟深度要按标准进行挖掘，标准见下表： B.不能挖沟的地方可以架空或钻孔预埋管道敷设。 C.沟底应保正平缓坚固，需要时可预填一部分沙子、水泥或支撑物。 D.敷设时可用人工或机械牵引，但要注意导向和润滑。 E.敷设完成后，应尽快回土覆盖并夯实。 4.建筑物内光缆的敷设： A.垂直敷设时，应特别注意光缆的承重问题，一般每两层要将光缆固定一次。 B.光缆穿墙或穿楼层时，要加带护口的保护用塑料管，并且要用阻燃的填充物将管子填满。 C.在建筑物内也可以预先敷设一定量的塑料管道，待以后要敷射光缆时再用牵引或真空法布光缆。 四、光缆的选用： 光缆的选用除了根据光纤芯数和光纤种类以外，还要根据光缆的使用环境来选择光缆的外护套。 1.户外用光缆直埋时 ，宜选用铠装光缆。架空时，可选用带两根或多根加强筋的黑色塑料外护套的光缆。 2.建筑物内用的光缆在选用时应注意其阻燃、毒和烟的特性。一般在管道中或强制通风处可选用阻燃但有烟的类型（Plenum），暴露的环境中应选用阻燃、无毒和无烟 的类型（Riser）。 3.楼内垂直布缆时，可选用层绞式光缆（Distribution Cables）；水平布线时，可选用可分支光缆（Breakout Cables）。 4.传输距离在2km以内的，可选择多模光缆，超过2km可用中继或选用单模光缆。 直埋光缆埋深标准 敷设地段或土质 埋深（m） 备注
普通土 （硬土） ≥1.2
半石质（沙砾土、风化石） ≥1.0
全石质 ≥0.8 从沟底加垫10cm细土或沙土
市郊、流沙 ≥0.8
村镇 ≥1.2
市内人行道 ≥1.0
穿越铁路、公路 ≥1.2 距道渣底或距路面
沟、渠、塘 ≥1.2
农田排水沟 ≥0.8
