光纤通信实现计算机数据传输

摘 要：光纤通信主要有三个部分组成，分别是光发射装置、光纤信道、光接收装置。本实验主要是在目的是利用计算机串口作为通信接口，利用光纤通信通道传输计算机串口数据，编写一个监控及调试串口工作状态的调试工具，以期在整个过程中证明其合理性。

关键词：光纤通信；串口；RS-232

中图分类号：TP393.0

1 光纤通信概念

光纤通信以其具有带宽容量大、体积小、抗干扰强、不易串音等优点，自问世以来，就给在通信领域带来了一场革命。光纤通信是利用光纤中所携带的光波，通过光波的传输来达到通信目的。若要在使光波携带信息，需要在发送端、接收端将信息载入或者剥离。可见光源器件在光纤传输中占有重要的作用。

2 光纤的优点

光纤因其材质等原因在一出现即受到极大重视，其原因主要表现在通信量、传输距离、保密性、抗干扰性、施工维护等方面，具体表现为：

2.1 信息量大。理论上讲，一根光纤可以同时传输1万亿个话路。且目前一根光纤同时传输24万个话路也已经达到成熟，所以它在传输领域有着天然的优势。

2.2 传输距离长。光纤具有较低的衰减系数，一般是传统电缆的百分之一，因此较为适用于长途干线通信。

2.3 保密性好。光波因其在光中加入了信息载体，则其保密性较好。

2.4 抗干扰强。光纤中的信息载体不易受外界作用，抗干扰能力较强。

2.5 施工维护便捷。光缆架设较为简单，施工维护较为便捷。

2.6 材质。光纤的主要成分是二氧化硅，也就是石英，俗称砂，自然界中砂的含量及其丰富，可以说是取之不尽，用之不竭。

3 系统设计

3.1 整体设计。本系统主要考虑三个层次的构建，分别是：光发射机、光纤和光接收机。其中光电转化部分的基本形式为直接调制和解调。在第一个层次上，通过计算机串口输入数据，调制器将电信号转化到光信号上并进行驱动光源器件进行工作，完成电到光的初级转化；在第二层次上，光源信息耦合到传输光欣中，经过传输到达光接收端；在第三个层次上，光检测器对含有信息的光源进行剥离，完成由光到电的转化过程，再经过接收机的放大处理后完成整个过程。

如图1所示，电控制器将电信号通过调制进行输入，在输入到光发射端时，半导体光源进行介入，半导体光源将电信号通过调制（非相干调制），将电信号加载到光信号上，并通过光纤活动连接器加入到光纤上，利用光纤传输后，达到另一端的光纤活动连接器上，由半导体光检测器进行非相干解调，剥离光信号中的电信号，并由光接收机将信号转化并输出。

图1 传送原理图

3.2 光发射机。具体到光发射机，电信号在输入后，通过输入接口进入，由系统自带的线路编码程序进行编码，作用是将电信号进行转化，然后将转化后的结果送给调制电路进行相干调制，调制后，由控制电路控制，将其输送到光源上并进入光信号输出装置。

3.3 光接收机。如图2所示，在装置的最后一段光接收机部分，大体分为两大块，一是前置放大器，另外一个是主放大器。在前置放大器部分，信号通过光检测器，在偏压控制的作用下，进行放大，放大后的数据通过“AGC电路”，然后再到光检测器，这时已经到达主放大器部分。在光检测器收到通过“AGC电路”的信号后，光检测器将这部分数据进行时钟提取，并交由判决器进行判断，符合条件的输出。

图2 数字光接收机框图

4 硬件电路设计

4.1 接口转换电路。本实验采用了一套美国美信公司专为电脑设计的RS-232串口来实现接口转换，如图3所示。

MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口转换芯片，使用+5v单电源供电。

图3 串口电路设计

整个设计部分大体分为三个层次：分别是电荷泵电路部分、数据转换部分、供电部分。

第1部分：电荷泵电路，它由1、2、3、4、5、6脚组成，需要用正负12v电源供电。

第2部分：数据转化通道，它由7、8、9、10、11、12、13、14脚组成。

第3部分：供电，15脚GND、16脚VCC组成，需要正负5v电源供电。

4.2 光调制和驱动电路。光调制是光发射机的核心部件之一，电信号由控制器发过来后，首先进入光放射机，光调制首先需要对其进行强度调制，使其光的强度满足线路中正常发射需求。其次是驱动电路，驱动电路是光发射机的另外一个组成部分，通过它可以激发LD，并满足线路发送需求。

4.3 放大电路。在线路中进行长距离里传输后，需要一个前置高增益放大器来对信号进行放大，它也是光接收机部分的关键器件，它可以和光探测器进行配合，得到较好的信噪比，并可将电流信号转化为电压的功能。高阻抗前置放大器因其对噪声的影响，在此部分不做考虑。而此采用另外一种跨阻型前置放大器可以较好的解决这类问题。至此，光纤通信中实现计算机数据的传输通过本文的设计和规划可以得到较好的解决。光纤通信依据其自身的特性必将在将来的信息传输中发挥着巨大的作用。

参考文献：

[1]刘增基等.光纤通信[M].西安：西安电子科技大学出版社，2001.

[2]杨心强.数据通信与计算机网络（第二版）[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3]Djafar K.Mynbaev（著），徐公权等（译）.光纤通信技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

作者简介：胡春春（1986.01-），女，河南项城人，教师，助教，硕士研究生，研究方向：计算机教育应用。

作者单位：郑州幼儿师范高等专科学校，河南郑州 450000