光纤通信原理与技术课程教学大纲.docx

光纤通信原理及技术课程教学大纲英文名称:FiberCoinniunica1.ionPrincip1.eanditsApp1.ication学时：51学分:3开课学期：第7学期一、课程性质及任务通过讲授光纤通信技术的基础学问，使学生了解驾驭光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：光源（光放射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机工通过本课程的学习，学生将驾驭光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的将来及发展，为今后的工程应用和探讨生阶段的学习打下基础。二、课程数学的基本要求要求通过课堂仔细听讲和试脸课，以及课下自学,基本驾驭光纤通信的基础理论学问和应用概况，熟识光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。三、课程内容第一章光通信发展史及其优点（1学时）其次章光纤的传输特性（2学时）第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时）第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时）第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时）第六章光纤通信技术中运用的光放大器（4学时）第七章光纤传输系统（4学时）第八章光纤网络介绍（6学时）第九章光纤通信原理及技术试验（17课时）四、教学重点、难点本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。本课程的教学难点是光电信息技术物理基础.五、数学时数安排教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。（教学时数详细见附表1和实践教学详细支配见附表2）六、教学方式理论授课以多媒体和模型教学为主,必要时开展演示性试验。七、本课程及其它课程的关系1 .本课程必要的先修课程光学、电动力学、量子力学等课程2 .本课程的后续课程激光技术和光纤通信原理试验以及就业实习。八、考核方式考核方式：考查详细有三种。依据大多数学生学习状况和学生爱好而定其中一种.第一种是采纳期末考试及平常成果相结合的方式进行综合评定。对于理论和常识部分采纳闭卷考试，期末考试成果占总成果的55%,试验成果占总成果的30%,作业成果及平常考勤占总成果的15%；其次种是采纳课程设计（含市场调查报告）和平常成果相结合的方式，课程设计占总成果的55%,试验成果占总成果的30%,作业成果及平富考勤占总成果的I5%o笫三种是采纳课程论文（含市场调查报告）和平常成果相结合的方式，课程论文占总成果的55%,试骁成果占总成果的30%,作业成果及平常考勤占总成果的15%.九、教材及教学参考书K主教材光纤通信原理及技术，吴德明编著，科学出版社,其次版，2010年9月2。参考书（1）光纤通信原理及仿真讥郭建强、高晓蓉、王泽勇编著,西南交通高校出版社，第一版，2013年5月（2）光通信原理及技术，朱勇、王江平、卢,麟,科学出版社，其次版，2011年8月十、教学内容第一章光通信发展史及其优点（1学时）一、教学要求知道光通信发展史及其优点.二、教学要点Io光通信发展史1-1现代通信的发展1一2光通信的发展1一3光纤通信的优点2 .国内外光纤通信技术发展概况3 .光纤通信系统的基本构成三、重点和难点重点:光纤通信的优点难点：光纤通信系统的基本构成其次章光纤的传输特性（2学时）一、教学要求驾驭介质平板波导的结构和射线理论，知道阶跃折射率光纤的基本概念,尤其是标量模和矢量模.二、教学要点1.介质平板波导中的波1-1折射定律1-2介质平板波导的结构1-3介质平板波导的射线理论2。阶跃折射率光纤2-1阶跃折射率光纤中射线的概念2-2阶跃折射率光纤的标量解法23标量模及矢量模之间的关系2-4-V曲线三、重点和难点重点：介质平板波导中的波,阶跃折射率光纤的标量解法。难点：阶跃折射率光纤的标量解法，标量模及矢量模之间的关系。笫三章影喃光纤传输特性的一些物理因素（5学时）一、数学要求知道光纤损耗的来源和降低损耗的措施,了解光纤的非线性理论。二、教学要点1»光纤的损耗1-1光纤损耗的定量描述1-2损耗的来源1-3光纤的瑞利反向散射探讨2 .光纤的色散及降低色散的措施2-1光纤的色散22色散位移光纤（DSF）和非零色散位移光纤（NZDSF）3 .单模光纤中的偏振（极化）及保偏光纤和单偏振光纤3-1单模光纤中的偏振3-2PMD3-3偏振稳定性及其对系统性能的影响3-4保偏光纤和单偏振光纤4 .光纤的非线性4-1非线性极化理论42光纤中的参量非线性：SPM,XPMo和FWM4-3光纤光的非的量非线性:SRS及SBS4-4保偏光纤和单偏振光纤5 .降低色散的措施和色散补偿5-1降低色散影响的措施52色散补偿和色散管理三、重点和难点：重点：降低色散的措施和色散补偿难点：光纤的非线性笫四章光纤通信系统和网络中的光无源号件（9学时）一、教学要求熟识光纤通信系统和网络中的各种光无源器件的工作原理和技术。二、数学要点1。网络的散射矩阵表示法2。三端口器件2-1三端口网络的一般特性2-2Y波导2-3环形器3.定向耦合器3-1光纤耦合器的散射矩阵3-2光纤耦合器的耦合模理论33光纤耦合器的应用4。光纤布拉格光栅4-1光纤布拉格光栅的光学特性4-2光纤光栅的耦合模理论4-3光纤光栅的应用5。法布里珀罗(F-P)干涉仪5-1FP干涉仪的工作原理52F-P干涉仪的主要性能参量5-3F-P干涉仪的应用6 .多层介质膜滤波器6-1概述6-2多层介质膜滤波器的工作原理6-3多层介质薄膜滤波器的应用7 .马赫一曾德干涉仪(MZI)8 .阵列波导光栅81AWG的结构和原理8-2AWG的传输特性83AWG在光纤通信技术中的应用9 .光开关9-1光开关的主要技术参量92几种光开关介绍100光子晶体及其器件101光子晶体的基本概,念10-2光子晶体的能带理论10-3光子晶体缺陷态104光子晶体光纤10-5光子晶体滤波器三、重点和难点重点：网络的散射矩阵表示法，定向耦合器，光纤布拉格光栅，法布里珀罗(F-P)干涉仪，多层介质膜遮波器，马赫一曾德干涉R(MZI),阵列波导光栅，光开关。难点：光纤光栅的耦合模理论，多层介质膜遮波器，多层介质膜滤波器的工作原理，光子晶体的能带理论。笫五章光纤通信技术中的光有源器件(3学时)一、教学要求知道光纤通信技术中的光有源器件,熟识其工作原理和技术指标.二、数学要点10 光纤通信的光源1-1概述12半导体光源的物理基础1-3发光二极管(1.ED)1-4半导体激光器1一5掺饵光纤激光器1-6激光器/光放射机的主要技术指标17激光器的发呈现状2。光检测器件2-1.PIN光检测器22APD2-3光检测器的输出噪声2-4光检测器的响应时间3。光放大器件三、宜点和难点重点：光纤通信的光源，光检测器件，光放大器件。难点:半导体光源的物理基础.APD.第六章光纤通信技术中运用的光放大劈（4学时）一、教学要求知道SOA,EDFA,FRA三种光放大器的性能和原理。二、数学要点1»半导体光放大器11概述12SoA的特性13SOA在光纤通信系统和网络中的应用11 掺铝光纤放大器2-1基本原理和结构22EDFA性能分析23EDFA应用3。拉曼光纤放大器31概述32基本原理、结构及种类33性能分析34FRA的应用三、支点和难点重点：SOA,EDFA,FRA.难点:拉曼光纤放大器的基本原理.第七章光纤传输系统（4学时）一、数学要求知道JM/DD光纤传输系统的工作原理和几种新型的光纤通信系统技术。二、教学要点1.IM/DD光纤传输系统11IM/DD光纤传输系统概述12光放射机13光接收机12 几种新型的光纤通信系统技术2-1各种光复用技术2-2相干光纤通信技术2-3光孤子通信技术13 光纤通信系统技术的一些新进展3-1前言3-2波分复用光传输系统的发展综述3-3高速率波分复用光传输系统的关键技术三、重点和难点重点：IM/DD光纤传输系统，几种新型的光纤通信系统技术。难点:各种光复用技术.第八章光纤网络介绍(6学时)一、教学要求知道IM/DD光纤传输系统的工作原理和几种新型的光纤通信系统技术。二、教学要点1»光纤网络的发展概况2。光纤网络的基本结构2-1光纤网络的物理拓扑结构2-2OXC节点23ODM节点2-4光节点的串扰问题25光节点的信道均衡问题3。WDM光网络中的路由和波长安排问题4。全光波长变换41利用SOA的交叉增益调制(XGM)效应的全光波长变换42利用SoA的交叉相位调制(XPM)效应的全光波长变换4-3利用SOA的四波混频(FWM)效应的全光波长变换4-4波长变换问题小结5.光纤网络的监测、限制和管理5-1光纤网络的管理功能52光纤网络的生存性6。新型光交换技术6-1快速光电路交换（DOCS）62光突发交换（OBS）63光分组交换（OBS）I其他交换技术三、重点和难点重点：光纤网络的基本结构，WDM光网络中的路由和波长安排问题，全光波长变换，光纤网络的监测、限制和管理。难点：全光波长变换。注:该课程试跄详细支配见附件通信原理及技术试验教学大纲序号教学内容学时学时安排理论讲授实践教学I光通信发展史及其优点11O2光纤的传输特性2203影响光纤传输特性的一些物理因素55O4光纤通信系统和网络中的光无源器件99O5光纤通信技术中的光有源器件（简要复习光纤通信的光源相关学问（此节学问在激光物理课程已经讲解并描述）33O6光放大器件44O7光纤传输系统44O8光纤网络系统介绍66O9光纤通信原理试脸17O17小计513417附件2:光纤通信原理及技术试验趣学大纲一、适用范围应用物理学专业二、课程名称光纤通信原理及技术三、学时数总学时：51试验学时:17四、教学目的和基本要求（一）试验教学目的：通过试验，让学生知道光纤通信中各项关键技术原理，能做一些相关测量技术。（二）试验教学基本要求：学生通过预习和动手操作，熟识光纤通信原理，知道各种光纤通信系统重要器件的物理特性及其应用和检测。并能在此基础上具备肯定的硬件设计实力.五、试峻项目及学时安排序号试验项目名称试脸学时试验类型I用户电话接口试验2粽合性2数字调制原理试脸2踪合性3半导体激光器P-I特性测试试脸2综合性4自动光功率限制试验2蛛合性5光接收机原理试验2综合性6数字光纤通信系统线路码型CMI编译码试合3蛛合性7简易光功率计设计4设计性总计17六、教材、指导书及参考书（一）试验教材或指导书光纤通信原理及技术试验讲义应用物理学教研室编(一)参考书(1)通信原理试验,王福昌、潘晓明，清华高校出版社，第一版,2007年5月(2)通信原理试验指导及杨建华，国防工业出版社，第一版，2007年5月(3)通信原理学习及试验指导，蒋青、于秀兰、王永、范馨月,人民邮电出版社，第一版，2012年7月(4)通信原理试骁及课程设计，郭春明,北京高校出版社,第一版，2013年8月(5)通信原理试验教程,杨鸿文、桑林、徐春秀等,北京邮电高校出版社,第一版，2009年9月七、试验成果评定方法试脸考核方式：考查。试验成果评定：试验成果=试验操作考核*50%+全部试验报告成果平均值*40%+平常考勤*10%八、试验项目试验一用户电话接口试骁一、试验目的Io驾驭用户电话接口电路的主要功能2.了解实现用户接口电路功能芯片Am79R7。的主要性能和特点二、试验内容1. 驾驭用户线接口电路的主要功能2. 了解Am79R70的结构和工作原理3. 了解电话接续的原理及其各种语音限制信号的波形试脸二数字调制原理试验一、试脸目的1 .驾驭光发送机的组成原理2 .了解半导体激光器和发光二极管的P-I特性曲线及其调制信号的波形3 .驾驭几种常见的数字调制电路的原理二、试验内容1. 1.D数字驱动电路的工作原理2. 1.ED数字驱动电路的工作原理试验三半导体激光器P-I特性测试试骏一、试验目的Io学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理2 .了解半导体激光器平均输出光功率及注入驱动电流的关系3 .驾驭半导体激光器P（平均发送光功率）-1（注入电流）曲线的测试方法二、试验内容1.测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线2。依据P-I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率试跄四自动光功率限制试险一、试险目的U了解自动光功率电路在光发端机中的作用2。学习自动光功率电路的组成及其工作原理二、试验内容1 .测量光功率限制电路的相关特征测试点的参数2。观测自动光功率限制电路的过程试验五光接收机原理试验一、试验目的Io了解光接收机的组成原理及其各部分的功能2 .驾驭光接收机的电路原理3 。了解判决电路在光接收机中的作用二、试验内容U测量光收端机接收信号的波形及相关测试点的参数4 。学习光接收机中判决电路的原理试验六数字光纤通信系统线路码型CM1.编译码试验一、试验目的1.了解线路码型在光纤传输系统中的作用2。驾驭线路码型CM【码的编译码过程以及电路实现原理二、试晚内容1.腌证符合光纤传输系统的线路码型2.视察线路码型的编译码过程试验七简易光功率计设计一、试验目的简易光功率计设计。二、试验内容1»简易光功率计设计打算。2o简易光功率计设计。