光纤传感技术在现代通信工程中的应用路径研究

摘要：近年来，光纤传感技术的现代通信工程应用更趋广泛，在光缆健康状态监测、动态环境感知、‌电力系统协同监测等方面都发挥重要作用。本文简要阐述了当前光纤传感技术在现代通信工程应用中的应用实例，从提升传感器灵敏度与精度、集成多种光纤传感技术、强化智能化与自适应控制、优化光纤传感数据传输处理四个方面，提出了光纤传感技术在现代通信工程中的应用优化措施，希望为推动现代通信工程建设与发展提供更多依据与保障。

关键词：光纤传感技术；现代通信工程；应用

科技进步带动现代通信工程快速建设，其传输速度、信息容量和通信质量等面临更高要求，独具优势的光纤传感技术迎来发展机遇。这种技术利用光纤进行信号传输，以光波为信息载体，灵敏性高，低电磁干扰，传输距离远，应用于通信工程各领域都极富潜力。尤其近年来，光纤传感技术趋于成熟，通信工程应用范围扩大，早已由简单的通信线路监测，扩展至通信网络安全防护等行业。探讨光纤传感技术的现代通信工程，提出优化策略极有必要。

一、光纤传感技术在现代通信工程中的应用

利用非相干光时域反射技术，发射光脉冲，通过瑞利散射和菲涅尔反射，利用后向散射光返回，实现信号转化，‌实时远程监控光缆质量等，完成光缆设施健康监测‌，及时获取光信号变化情况，识别信号衰减、断点等异常，提升故障检测效率。利用光频域反射计等，精准捕捉光缆微小形变，及时识别应力变化，精确定位变化位置，打造新一代光纤传感网络支持体系，进行百公里内通信工程的骨干网络和复杂管线无盲区监测。采用微应变传感器，利用单芯、双芯或多芯光纤进行定位设计，优化周界安防系统，实时感知外界扰动，精准辨析事件类型，提升系统识别与定位入侵行为的能力，提升定位精度，发挥分布式传感系统协同定位的作用。服务器机柜内布设温度传感光纤，将激光脉冲注入光纤，利用布里渊散射检测光强变化，及时测量机柜温度分布情况，动态了解设备运行状态，监测服务器机柜局部过热等问题，实时完成通信基站设备温度监测，避免设备因温度无法正常运行。利用光纤传感技术，光缆敷设在油气井内，监测温度和震动可以确定地下油气冒出点具体位置。利用光纤传感技术，进行‌电力系统协同监测‌，共同敷设油气管线等通信区域与高压电缆等电力区域，有效识别区域问题原因，精准区分光缆故障与电力事件，降低事故误判率，提高复合型故障应对效率。因此，光纤传感技术在现代通信工程中的应用非常广泛。

二、光纤传感技术在现代通信工程中的应用优化

（一）提升传感器灵敏度与精度

进行光纤布局等传感器敏感区域结构的优化设计，增强物理量变化响应力，减少机械损耗，避免信号衰减。例如，精确计算压力传感器中弹性元件的尺寸大小，保障线性响应，降低误差。引入光子晶体光纤等低损耗、高折射率的‌高性能光纤材料，减少环境干扰，提升传光效率。利用特种树脂、聚酰亚胺等敏感涂层材料，提高传感器的温度感知及应变灵敏度。严控生产技术，保障‌工艺精细，确保光纤制造中端面清洁，连接器精度达标，杜绝污染、接口损耗等引发信号失真。例如，利用光纤清洁盒、光纤清洁笔等专用清洁工具，以及光纤端面检测仪‌、光纤放大镜和显微镜等，进行光纤端面处理，‌制造过程中严格控制光纤端面清洁度与连接器精度，避免因污染或接口损耗导致信号失真。例如，使用清洁卡、溶剂笔等使用光纤清洁工具包‌。同时保证连接损耗必须降至0.1 dB/个以下，链路损耗降低至0.2dB/km以内。基于宽带光源频率编码，进行振动、温度等的多模态光信号采集，利用物理模型约束等技术，实时分辨复杂环境中的干扰因素与故障信号，提高检验模型鲁棒性。利用TeleBERT、KTeleBERT等预训练故障识别模型，深度学习多模态融合光信号数据，确保传感器快速精准识别微小异常，提高光纤故障检测精度^[1]。

（二）集成多种光纤传感技术

同一根光纤中集成多种传感机理，利用瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射等，进行温度、应变、应力等多种参数的同步测量。例如，利用瑞利散射和拉曼散射，同时进行振动检测与温度分析，实时评估通信光缆健康情况，实现故障预警。发挥通信光缆冗余纤芯的传感通道作用，利用波分复用技术，并行传输传感、通信双信号。例如，骨干网络4芯复用光纤，其中2芯分别进行温度记录和应变监控，余下2芯保持数据传输功能。利用AI模型等多参数解调算法，基于宽带光源频率编码，进行布里渊频移、拉曼光谱等的联合解算，实现不同传感机理的振动、温度等原始数据的融合分析，精准识别事故原因，做好管线泄漏或机械损伤的事件处理工作^[2]。

（三）强化智能化与自适应控制

利用波导负载等光网络资源状态，优化自组织传感拓扑，进行分布式光纤传感动态调整，确保节点密度与覆盖范围。比如，利用冗余纤芯，高密度监测通信流量低谷时段，一旦识别，及时切换至高峰时段低功耗模式。利用嵌入式现场可编程门阵列芯片，调节‌环境自适应灵敏度，动态调整传感参数。例如，通过“低通+带阻+自适应滤波”构建多级和级联滤波结构，加强滤波控制，实现滤波强度信号自动增强，抑制噪声。利用重要性分级方式，进行监测目标分级，设置对应检测阈值，提高数据价值，自动过滤低价值数据，避免过载。例如，基于风险等级（核心设备一级检测，辅助设备二级检测）、技术参数（温度、应变、应力等）、动态分级（异常事件触发、数据融合降级）、资源优化（光路优先级、能耗高低）等，维度综合评估检测目标，提高检测精准度。构建“感知—分析—执行”的‌‌闭环控制体系构建，进行‌‌实时反馈与主动运维。比如，检测到光纤熔接温度接近阈值1600℃时，可以利用AI等进行光纤传感数据分析及信息传达，自动触发停止操作自控机制，杜绝高温诱发光纤断面氧化、裂开等^[3]。‌

（四）优化光纤传感数据传输处理

利用‌掺铒光纤放大器等放大技术，增强传感光信号，实现传输距离扩展。比如，联合利用‌掺铒光纤放大器与拉曼放大器，基于光纤固有非线性效用，达到信号增强目的，拉大信号传输距离。利用电磁干扰进行‌自适应滤波计算，发射反向信号，或模拟目标信号特征欺骗性干扰，进行环境噪声抑制，提高信噪比。利用‌波分复用技术，采集处理布里渊散射等不同机理的光信号参数，实现单根光纤的多维度数据传输。利用‌零差检测‌与‌相位构建算法模型，优化相位敏感型传感器，提高相位分辨率和定位精度。利用‌光谱峰值跟踪算法、‌机器学习补偿模型等，降低波长调制型传感器的波长解调误差。从链路损耗实际出发，进行‌光时域反射仪的脉冲宽度与功率调整，满足分辨率需求，平衡探测深度。利用CNN、LSTM等AI模型，进行温度等多源数据的融合处理，进行‌特征提取，完成关联分析，制定决策输出‌流程，提高数据处理实效，确保精准识别复杂事件。比如，区分光缆微弯和外部施工振动，并准确完成数据传输。动态调度‌网络资源，对通信纤芯资源进行‌通感一体化架构‌复用，以传感数据传输为目的，优先分配空闲波段，优化资源利用效率。

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三、结语

总之，光纤传感技术在远程监测、故障定位、动态数据收集等方面都有显著作用，对于促进现代通信工程建设与发展有积极意义。鉴于此，通过改进设计结构、选择高性能材料、引入光纤资源复用技术、优化自组织传感拓扑等，能够提升传感器的灵敏度与精度，强化其智能化与自适应控制能力，为光纤传感技术的现代通信工程应用提供引导与帮助。

文章来源：《产品可靠性报告》 https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html