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光纤通信技工培训课件

第一章：光纤通信概述什么是光纤通信？光纤通信是利用光波作为信息载体，通过光纤作为传输媒介的通信技术。它是现代通信网络的基础设施，支撑着全球数据传输和互联网运行。本培训旨在帮助技工掌握光纤通信系统的安装、测试、维护和故障排除能力，成为行业紧缺的专业技术人才。

光纤通信的发展历史11880年亚历山大·格雷厄姆·贝尔发明光电话（Photophone），首次展示了利用光传递声音的可能性，奠定了光通信的理论基础。21970年美国康宁公司研发出损耗低于20dB/km的低损耗光纤，使光纤通信进入实用阶段，标志着现代光纤通信的正式诞生。31989年掺铒光纤放大器（EDFA）问世，解决了长距离传输中的信号衰减问题，引发光通信技术革命，大大提高了传输容量和距离。

光纤通信发展里程碑第一代光纤通信1980年代，850nm波长，传输速率≤100Mbps，传输距离≤10km第二代光纤通信1990年代，1310nm波长，传输速率≤1Gbps，传输距离≤50km第三代光纤通信2000年代，1550nm波长，传输速率≤10Gbps，传输距离≤100km第四代光纤通信

光纤通信的优势超大带宽单根光纤可传输数Tbps数据，相当于数百万通电话同时进行，满足大数据时代的传输需求低衰减0.15~0.35dB/km，远超铜缆，能够实现数百公里无中继传输抗电磁干扰不受电磁干扰影响，安全性高，适合在复杂电磁环境中使用轻巧耐用轻量化设计，耐腐蚀，适应恶劣环境，维护成本低

光纤通信系统组成光发射器将电信号转换为光信号，主要包括激光器（LD）和发光二极管（LED）两种类型。激光器用于长距离、高速传输，LED用于短距离、低成本场景。光纤传输介质作为光信号传输的通道，根据材料和结构分为单模光纤和多模光纤。光纤内部采用全反射原理传导光信号，使其能够长距离传播。光接收器将光信号转换回电信号，主要由光电探测器和放大电路组成。光电探测器通常采用PIN二极管或雪崩光电二极管（APD）。放大器与复用设备

光纤的基本结构芯层（Core）光信号传输的主要通道，直径通常为8-10μm（单模）或50-62.5μm（多模），由高纯度二氧化硅（SiO?）制成，掺杂物质使其折射率高于包层。包层（Cladding）包覆在芯层外围，折射率低于芯层，产生全反射条件，确保光信号在芯层内传播。标准光纤的包层直径为125μm。护套（Coating）最外层保护层，通常为聚合物材料，防止光纤受到物理损伤和环境影响，增强光纤强度和弯曲性能，直径约为250μm。

光纤的分类单模光纤（SMF）芯径：8-10μm特点：仅允许一种模式的光传播，衰减小，带宽高，适用于长距离传输应用：骨干网、长距离传输、高带宽应用代表型号：G.652（标准单模）、G.655（非零色散位移）多模光纤（MMF）芯径：50μm或62.5μm特点：允许多种模式的光同时传播，衰减较大，带宽受限，成本低应用：局域网、短距离传输、楼宇内布线代表型号：OM1、OM2、OM3、OM4（按带宽分级）

光纤传输原理：全反射现象关键物理概念折射率(n)：光在介质中的传播速度与真空中的比值，决定了光的传播特性临界角(θc)：当光从高折射率介质射向低折射率介质时，发生全反射的最小入射角全反射条件：入射角大于临界角时，光线不会穿出界面，而是完全反射回高折射率介质临界角计算公式：θc=arcsin(n?/n?)其中n?为芯层折射率，n?为包层折射率

光纤的性能指标衰减（Attenuation）定义：光信号在传输过程中功率损失的度量，单位为dB/km主要来源：材料吸收、瑞利散射、弯曲损耗、连接损耗典型值：单模光纤在1550nm波长约0.2dB/km测试方法：光功率计、OTDR（光时域反射仪）色散（Dispersion）定义：不同波长或模式的光在光纤中传输速度不同，导致脉冲展宽类型：模式色散、材料色散、波导色散典型值：G.652光纤在1550nm处约17ps/(nm·km)测试方法：色散分析仪带宽与传输距离带宽：光纤能够传输的最大信息量，通常以MHz·km表示传输距离：无需中继设备可传输的最大距离典型值：多模OM4光纤在850nm处带宽可达4700MHz·km带宽距离积：光纤性能的综合评价指标单模光纤衰减(dB/km)多模光纤衰减(dB/km)

光纤通信中的光源激光器（LD）发射相干光，波长单一，光谱宽度窄调制带宽高（可达数GHz）输出功率大，适合长距离传输成本高，寿命较短，温度敏感应用：骨干网、高速传输系统发光二极管（LED）发射非相干光，波长范围宽调制带宽低（通常200MHz）输出功率小，适合短距离传输成本低，寿命长，温度稳定性好应用：局域网、低速数据传输激光器工作原理与维护要点激光器通过受激辐射产生相干光，需注意避免过热、过流和静电放电。定期检查输出功率和