光纖技術論文范文

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第1篇

光纖傳感器主要由光源、光纖與探測器3部分組成，光源發出的光耦合進光纖，經光纖進入調制區，在調治區內，外界被測參數作用于進入調區內的光信號，是其光學性質如光的強度、相位、偏振態、波長等發生變化成為被調制的信號光，再經過光纖送入光探測器而獲得被測參數，光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護套組成，纖芯和包層具有不同的折射率，樹脂涂層對光纖起保護作用，光纖按材料組成分為玻璃光纖和塑料光纖；按光纖纖芯和包層折射率的分布可分為階躍折射率型光纖和梯度折射率光纖兩種。光纖能夠約束引導光波在其內部或表面附近沿軸線方向向前傳播，具有感測和傳輸的雙重功能，是一種非常重要的智能材料。

2.光纖傳感器的類型及特點

光纖傳感器的類型很多，按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。

傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器，主要使用單模光纖，光纖不僅起傳光作用，同時又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經被測物理量作用而發生變化的特點，使光波傳導的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調制。因此，這一類光纖傳感器又分為光強調制型，偏振態調制型和波長調制型等幾種。對于傳感型光纖傳感器，由于光纖本身是敏感元件，因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。

傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器，它是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后，通過在輸出段進行光信號處理而進行測量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調治的敏感元件才能組成傳感元件。

3.光纖傳感器的應用

光纖傳感器的應用范圍很廣，幾乎涉及國民經濟的所有重要領域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環境中使用，解決了許多行業多年來一直存在的技術難題，具有很大的市場需求。主要表現在以下幾個方面的應用:

(1)城市建設中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應用。光纖傳感器可預埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復合材料中，用于測試應力松弛、施工應力和動荷載應力從而來評估橋梁短期、施工階段和長期營運狀態的結構性能。

(2)在電力系統，需要測定溫度、電流等參數，如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉子內的溫度檢測等，由于電類傳感器易受強電磁場的干擾，無法在這些場合中使用，只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術，分布式光纖溫度傳感系統不僅具有普通光纖傳感器的優點，還具有對光纖沿線各點的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點我們可以連續實時測量光纖沿線幾公里內各點的溫度，定位精度可達米的量級，測溫精度可達1度的水平，非常適用于大范圍多點測溫的應用場合。

(3)在石油化工系統、礦井、大型電廠等，需要檢測氧氣、碳氫化合物、CO等氣體，采用電類傳感器不但達不到要求的精度，更嚴重的是會引起安全事故。因此，研究和開發高性能的光纖氣敏傳感器，可以安全有效地實現上述檢測。

(4)在環境監測、臨床醫學檢測、食品安全檢測等方面，由于其環境復雜，影響因素多，使用其它傳感器達不到所需要的精度，并且易受外界因素的干擾，采用光纖傳感器可以具有很強的抗干擾能力和較高的精度，可實現對上述各領域的生物量的快速、方便、準確地檢測。目前，我國水源的污染情況嚴重，臨床檢驗、食品安全檢測手段比較落后，光纖傳感器在這些領域具有極好的市場前景。

(5)醫學及生物傳感器。醫學臨床應用光纖輻射劑量計、呼吸系統氣流傳感系統;圓錐形微型FOS測量氧氣濃度及其他生物參數;用FOS探測氫氧化物及其他化學污染物;光纖表面細胞質粒基因組共振生物傳感器;生物適應FOS系統應用于海水監測、生化技術、醫藥。

光纖傳感器在實踐中運用到的例子舉不勝舉，這些技術都是多學科的綜合，涵蓋的知識面廣，象光纖陀螺，火花塞光纖傳感器，光纖傳感復合材料，以及利用光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等；隨著科技的不斷進步，越來越多的光纖傳感器將面世，它將被應用到生產生活的每一個角落。

4.光纖傳感器的技術發展方向

光纖傳感技術經過20余年的發展也已獲得長足的進步，出現了很多實用性的產品，然而實際的需要是各種各樣的，光纖傳感技術的現狀仍然遠遠不能滿足實際需要。目前，光纖傳感器技術發展的主要方向是。

(1)傳感器的實用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對一種物理量，要能夠對多種物理量進行同時測量。

(2)提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設計復雜的傳感器網絡工程。注意分布式傳感器的參數，即壓力、溫度，特別是化學參數(碳氫化合物、一些污染物、濕度、PH值等)對光纖的影響。

(3)傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進一步發展的趨勢。

(4)在惡劣條件下(高溫、高壓、化學腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發和應用。

(5)新傳感機理的研究，開拓新型光纖傳感器。

參考文獻

[1]肖軍,王穎.光纖傳感技術的研究現狀與展望[J].機械管理開發,2006,6.

[2]吳潔,薛玲玲.光纖傳感器的研究進展[J].激光雜志,2007,5.

[3]吳瓊,吳善波,劉勇,袁長迎.新型光纖傳感器的設計及其特性研究[J].儀表技術與傳感器,2007,11.

[4]李文植.光纖傳感器的發展及其應用綜述,科技創業月刊,2006,7.

第2篇

關鍵詞：光纖直放站覆蓋技術傳輸距離

引言

隨著移動通信的高速發展，客戶對網絡服務質量的要求不斷提高，運營商之間競爭日益激烈。而對公路隧道實現全線覆蓋是運營商提高網絡質量的一個重要環節，也是提高綜合競爭力的一個有力手段。

建設CDMA、GSM直放站可快速提高網絡質量。直放站從傳輸方式來分有無線直放站、光纖直放站和移頻直放站。其中，光纖直放站運用的歷史較短，但與其他直放站相比較，它有自己獨特的優勢，光纖直放站信號純凈，衰減度小，信號傳輸不受地理氣候的限制，而且隨著光器件價格的降低，產品不斷成熟，在網絡中的運用不斷增多。

一、光纖直放站的工作原理

光纖直放站主要由中繼端機（或近端機，在基站機房內耦合信號）、光傳輸網絡、遠端機和天線系統組成。

中繼端機將基站射頻信號耦合下來，并將射頻信號轉換成光信號；

光傳輸網絡將信號傳送到遠端；

遠端機主要包括雙工濾波器（Duplex）、低噪聲放大器（LNA-lownoiseamplifier）、功率放大器（PA-poweramplifier）、光端機等設備，將射頻信號從光信號中解調出來，并濾波、放大；

用戶天線用于覆蓋區的信號發射和接收，可采用全向或定向天線。

前向放大器放大基站至移動臺的下行信號（前向信號），反向放大器放大移動臺至基站的上行信號（反向信號），由于上下行信號頻率相差很大即雙工間隔很大（如GSM900、CDMA800的雙工間隔為45MHz），可利用雙工濾波器和前端濾波器方便地將兩路信號分開。

二、光纖直放站特點

光纖直放站與無線直放站的最大區別在于施主基站信號的傳輸方式上，光纖直放站是通過光纖進行傳輸，而無線直放站通過空間傳播。因此，光纖直放站具有以下特點：①輸出信號頻率與輸入信號頻率相同，透明信道。②覆蓋區天線可根據地形情況選擇全向或定向天線。③不存在無線直放站收發隔離問題，選址方便。④光纖中繼端與近端機距離不超過20公里。

三、光纖直放站在公路隧道覆蓋中的建設問題

由于公路隧道具有地形復雜，信源獲取困難以及覆蓋區域狹長，信號波動損耗都較大等特點；因此需要根據實際環境進行勘測設計，靈活組網規劃；基于公路隧道的特點，光纖直放站因具有設計和施工靈活且覆蓋效果好，工作穩定等優點，所以在公路隧道中有很好的應用。可從以下幾個方面來進行探討。

3.1傳輸距離的要求光纖直放站的傳輸距離最大可達15公里，因此對于一般的狹長的隧道，只要不超過改傳輸距離，就可以使用光纖直放站來進行覆蓋。

3.2信源的選取因為信源的選取直接關系到整體覆蓋效果。因此要保證施主基站有話務容量冗余可以負擔光纖直放站覆蓋區域內的話務量。若在隧道口附近無信源可取或隧道較長，利用耦合器從基站耦合信號到近端機，近端機將射頻信號轉化為光信號，通過光纜將光信號送到遠端機，遠端機將光信號轉化為射頻信號同時放大信號將其饋送到天線。根據覆蓋距離及近端機拖帶遠端機能力和對基站的噪聲影響，來確定遠端機數量。

3.3供電方式對于公路隧道，一般建設在較偏遠的山區，電源不太穩定甚至沒有電源提供，因此可以利用太陽能供電系統供電，但是如果是在有電源提供的地區可直接利用220V交流電供電。

3.4監控系統公路隧道在偏遠地區，故在維護上有很大的困難。監控系統能對其進行參數設置、調整，在網絡維護方面起了非常重要的作用，是必不可少的一項補充。

四、光纖直放站在某隧道網絡覆蓋中的應用實例

4.1工程概況某隧道隧道全長820米，雙洞單向兩車道，隧道頂高約6米，隧道內信號電平小于-100dBm，隧道東側隧道口到轉彎處約1000米路段信號電平在-90dBm至-98dBm之間，通話質量差。

4.2解決方案為了解決該隧道的覆蓋問題，采用無線接入光纖直放站，兩隧道內分別采用八木天線進行覆蓋，隧道外采用拋物面天線，而利用隧道頂遮擋來解決隔離度問題。系統平面圖如下：

4.3測試結果該隧道開通后檢測結果為公路隧道內、隧道外網絡信號電平值≥-85dBm左右，通話質量RxQual90%區域以上0級，切換成功率＞99%，掉話率＜1%，擴大基站覆蓋范圍，對基站參數指標無任何影響。

五、結束語

光纖直放站相對于無線直放站來說，成本相對較高，而且需要敷設光纖。但正如本文第2點所闡述，與無線直放站相比，光纖直放站有著無可比擬的優點，光纖直放站一般可獲得80dB以上的增益，主要完成為離基站較遠的村鎮、公路、廠礦、旅游區等地域的覆蓋。該系統具有建站速度快、工程投資低，見效快等優點，具有極高的性價比。

參考文獻：

[1]韋惠民等.蜂窩移動通信技術.西安：西安電子科技大學出版社.2002.

第3篇

【關鍵詞】光纖光纜技術發展

一、光纖技術發展的特點

1.網絡的發展對光纖提出新的要求

(1)擴大單一波長的傳輸容量。目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，并進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD提出一定要求。(2)實現超長距離傳輸。論文百事通無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前一些公司已采用色散齊理技術，實現2000-5000km的無電中繼傳輸；有的采用拉曼光放大技術，更大地延長光傳輸距離。(3)適應DWDM技術的運用。目前運用32×2.5Gbit/sDWDM系統，該系統對光纖的非線性指標提出了更高要求；ITU-T對光纖的非線性屬性及測試方法的標準(G.650.2)已完成，對光纖的有效面積提出相應指標，對G.655光纖的非線性特性會有改善。

2.新型光纖產品的不斷出現

(1)用于長途通信的新型大容量長距離光纖。康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖，利用了偏振傳輸和復合包層，用于10Gbit/s以上的DWDM系統中，很適合于拉曼放大器的開發與應用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit/s、總容量10.2Tbit/s的記錄。一些公司開發負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，簡化了色散補償方案，在長距離無再生傳輸和海底光纜長距離通信中效果很好。

(2)用于城域網通信的新型低水峰光纖。在城域網設計中，要考慮簡化設備、降低成本和非波分復用技術應用的可能性。低水峰光纖在1360-1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網設計，要求光纖的水峰低和具有負色散值，可抵消光源光器件的正色散，可組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標準光纖，利用它來做色散補償，避免色散補償設計，節約成本。

(3)用于局域網的新型多模光纖。隨著局域網、用戶住地網的高速發展，大量綜合布線系統采用多模光纖代替數字電纜，多模光纖市場份額逐漸加大。選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50%-100%，但它所配套的光器件可選用發光二極管，價格比激光管便宜，且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，因局域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接困難一些。針對此問題，有的公司進行了改進，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型(G1)光纖，區別于傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，將帶寬的正態分布進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用。

3.光纜技術發展的特點

(1)光纜結構使用網絡環境有明確的光纖類型選擇，如干線網光纖、城域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件，還有可依據的細分的標準及指標。(2)光纜結構除考慮光纜使用環境條件外，與其施工和維護方法有關，必須統一考慮，配套設計。(3)光纜新材料的出現，促進了光纜結構改進，如干式阻水料、納米材料、“干纜芯”式、生態光纜、海底和淺水光纜、微型光纜、全介質自承式光纜、架空地線光纜等的采用，使光纜性能有明顯改進。

二、光纖光纜技術發展值得思考的問題

1.積極創新開發具有自主知識產權的新技術。1997年以來，國內光通信核心技術專利是90件，自主申請的有9件。作為世界第二光纜大國，應該把開發具有自主知識產權的技術，作為工作的重中之重，爭取創造更多的光纖光纜專利。

2.開發具有先進技術水平、與使用環境、施工技術相配套的新產品。光纜的結構依賴于使用的環境條件和施工的具體要求，今后，光纜建設的重點將會隨著接入網、用戶住地網的建設不斷展開，新一代的光纜結構和施工技術會基于，如微型光纜、吹入或漂浮安裝，及迷你型微管或小管系統的全套技術，有一系列新的變化，充分利用有限的敷設空間。目前我國創新的成份太少，在接入網、用戶住地網中，多采用一些國產的光電纜產品。

3.利用已有設備和技術，改善HYA市話電纜的相應特性，為數字業務提供更好的服務。對于已經敷設的銅電纜，只能在現有條件下，利用其特性開通數字新業務。現有的HYA電纜，雖然可開通ADSL等一些新業務，但容量有限，當ADSL數量增大到一定限度后會出現干擾問題，影響以前開通的業務。因此，對新敷設的銅電纜，希望能提出一些新的寬帶指標要求，為將來開通更多的新業務作好準備。