光纖通信教學(xué)課件01

1、光纖通信2022/8/211第1章 光纖通信概述2022/8/212 本章內(nèi)容 光纖通信的發(fā)展過程。 光纖通信系統(tǒng)的組成。 光纖通信的特點與應(yīng)用。 光纖通信的發(fā)展趨勢。 本章重點 光纖通信系統(tǒng)的組成。 光纖通信的特點。本章難點 光纖通信系統(tǒng)的組成。 第1章 光纖通信概述2022/8/213學(xué)習(xí)本章的目的和要求 掌握光纖通信的概念。 了解光纖通信的發(fā)展史和我國光纖通信現(xiàn)狀。 掌握光纖通信的組成及特點。第1章 光纖通信概述2022/8/2141.1 光纖通信的發(fā)展史 1光通信的雛形 光通信的歷史可以追溯到古代的烽火通信，以及現(xiàn)在還在使用的交通信號和水上交通用的“旗語”等，在這些通信方式中，光信號本

2、身即是信息，包含的信息非常少，不能稱為嚴(yán)格意義上的光通信。 2022/8/2151.1 光纖通信的發(fā)展史 2光通信的早期 18世紀(jì)60年代，英國發(fā)明第一架光電報機，利用日光作為光源，利用反光板的不同組合，通過空氣作為傳輸介質(zhì)，傳遞相應(yīng)的信息。 19世紀(jì)80年代，美國的貝爾發(fā)明了光學(xué)電話，他以日光作為光源，采用話筒的薄膜隨著聲音的振動而振動來實現(xiàn)聲光調(diào)制。 從此之后，直到1960年以前，光通信的發(fā)展幾乎停滯不前，主要原因是碰到光源、光傳輸介質(zhì)和光電檢測器等技術(shù)障礙。 2022/8/2161.1 光纖通信的發(fā)展史 3光纖通信發(fā)展的里程碑 1966年7月，英籍華裔學(xué)者高錕博士在Proc. IEE雜志

3、上發(fā)表了一篇十分著名的論文用于光頻的光纖表面波導(dǎo)，該文從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現(xiàn)光通信的可能性。2022/8/2171.1 光纖通信的發(fā)展史 4光纖通信發(fā)展的實質(zhì)性突破 光源：1960年，美國梅曼（Maiman）發(fā)明了紅寶石激光器，它發(fā)出的是一種譜線很窄、方向性很好、頻率和相位一致的相干光，易于調(diào)制和傳輸；其缺點是耦合率極低，無法在室溫下運行，壽命很短，但是它的發(fā)明解決了光源方面的障礙，加速了光通信的研究和發(fā)展。 傳輸介質(zhì)：1970年美國康寧公司根據(jù)高錕論文的設(shè)想，用改進型化學(xué)汽相沉積法（MCVD法）制造出當(dāng)時世界上第一根超低損耗光纖，光纖通信的重大實質(zhì)性突破。2022/8/2

4、181.1 光纖通信的發(fā)展史 5光纖通信爆炸性的發(fā)展 （1）光器件 光發(fā)送器件： 1970年，美國貝爾實驗室研制出世界上第一只在室溫下連續(xù)工作的砷化鎵鋁半導(dǎo)體激光器；后來發(fā)展到性能更好、壽命達幾萬小時的異質(zhì)結(jié)條形激光器?，F(xiàn)在是壽命達幾十萬小時分布反饋式激光器（DFB-LD）和多量子阱（MQW）激光器。 光接收器件： 從簡單的硅光電二極管發(fā)展到量子效率達90%以上的-族雪崩光電二極管。 （2）光纖損耗 1970年：20dB/km； 1972年：4dB/km； 1974年：1.1dB/km； 1976年：0.5dB/km； 1979年：0.2dB/km； 1990年：0.14dB/km2022/8

5、/2191.1 光纖通信的發(fā)展史 （3）光纖通信系統(tǒng) 光纖通信系統(tǒng)從小容量到大容量、從短距離到長距離、從舊體制（PDH）到新體制（SDH）的迅猛發(fā)展。 1976年，美國在亞特蘭大開通了世界上第一個實用化光纖通信系統(tǒng)。 1985年，140Mbit/s多模光纖通信系統(tǒng)商用化。 1990年，565Mbit/s單模光纖通信系統(tǒng)進入商用階段。 1993年，622Mbit/s的SDH產(chǎn)品進入商用化。 1995年，2.5Gbit/s的SDH產(chǎn)品進入商用化。 1998年，10Gbit/s的SDH產(chǎn)品進入商用化；同年20Gbit/s和40Gbit/s的DWDM系統(tǒng)進入商用化。 2000年，以10Gbit/s為基

6、群、總?cè)萘繛?20Gbit/s的DWDM系統(tǒng)進入商用化。2022/8/21101.2 我國光纖通信現(xiàn)狀 我國在20世紀(jì)70年代中期成立專業(yè)研究隊伍開展光纖通信的研究開發(fā)，在國家攻關(guān)計劃部門的重點項目支持下，有源光器件、無源光器件、光纖光纜、光纖通信系統(tǒng)的研究同步進行。 在光器件方面，20世紀(jì)70年代后期，研制出1310nm的激光器，隨后又研制生產(chǎn)了光纖活動連接器。 在光纖方面，20世紀(jì)80年代初，先后研制成功多模光纖和常規(guī)的單模光纖，并生產(chǎn)出從4芯到12芯的層絞式光纜。 在光纖通信系統(tǒng)方面，從20世紀(jì)70年代后期到80年代中期，先后完成了34Mbit/s和140Mbit/s復(fù)用設(shè)備（電端機）和

7、光端機及傳輸系統(tǒng)的開發(fā)。 2022/8/21111.2 我國光纖通信現(xiàn)狀 20世紀(jì)90年代初期，我國就開始了光纖通信系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)，完成了“八縱八橫”國家干線，實現(xiàn)了我國現(xiàn)代化的電信網(wǎng)。研制出STM-1、STM-4復(fù)用設(shè)備，隨后完成了155Mbit/s和622Mbit/s全套網(wǎng)元及管理系統(tǒng)的開發(fā)。1998年完成10Gbit/s SDH傳輸實驗系統(tǒng)的開發(fā)。 波分復(fù)用系統(tǒng)的開發(fā)可以說是我國光纖通信系統(tǒng)開發(fā)的第三個階段。1993年進行4622Mbit/s WDM系統(tǒng)的研制，1998年完成了82.5Gbit/s WDM系統(tǒng)的開發(fā)，隨后開發(fā)了1610Gbit/s WDM系統(tǒng)。 OADM、OXC也在研發(fā)

8、。目前，IP over WDM幀結(jié)構(gòu)和試驗平臺的研究工作也已經(jīng)開始，82.5Gbit/s光時分復(fù)用（OTDM）實驗?zāi)Ｐ偷难芯抗ぷ饕餐瑫r進行，下一代光纖通信網(wǎng)絡(luò)的研究已全面展開。2022/8/21121.3 光纖通信的光波波譜 光波是電磁波，光波范圍包括紅外線、可見光、紫外線，其波長范圍為：300m6103m。 可見光由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的連續(xù)光波組成，其波長范圍為：760390nm ，其中紅光的波長最長，紫光的波長最短。 波長大于760nm的電磁波屬于紅外線，它又可以劃分為近紅外、中紅外、遠紅外。 波長小于390nm的電磁波屬于紫外線。 波長再短就是X射線、射線。 電磁波波譜圖

9、如圖1-1所示。2022/8/21131.3 光纖通信的光波波譜圖1-1 電磁波波譜圖2022/8/21141.3 光纖通信的光波波譜 光纖通信的波譜在1.671014Hz3.751014Hz之間，即波長在0.8m1.8m之間，屬于紅外波段，將0.8m0.9m稱為短波長，1.0m1.8m稱為長波長，2.0m以上稱為超長波長。 各種單位的換算公式如表1-1所示。 表1-1各種單位的換算公式c3108m/s1MHz（兆赫）106 Hzc/f1GHz（吉赫）109 Hz1m（微米）106m1THz（太赫）1012Hz1nm（納米）109m1PHz（拍赫）1015 Hz1（埃）1010m2022/8/

10、21151.4 光纖通信系統(tǒng)的組成 光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。數(shù)字光纖通信系統(tǒng)方框圖如圖1-2所示。圖1-2 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)方框圖 從圖1-2可以看出，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)基本上由光發(fā)射機、光中繼器、光纖和光接收機組成。2022/8/21161.4 光纖通信系統(tǒng)的組成 （1）光發(fā)射機 光發(fā)射機的作用是進行電/光轉(zhuǎn)換，即把數(shù)字化的電脈沖信號碼流轉(zhuǎn)換成光脈沖信號碼流并輸入到光纖中進行傳輸。 在發(fā)射端，電端機把模擬信息（如語音）進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號復(fù)用后再去調(diào)制發(fā)射機中的光源器件（如LD），則光源器件就會發(fā)出攜帶信息的光波。如當(dāng)數(shù)字信號為“1”時，光源

11、器件發(fā)射一個“傳號”光脈沖；當(dāng)數(shù)字信號為“0”時，光源器件發(fā)射一個“空號”光脈沖（不發(fā)光）。2022/8/21171.4 光纖通信系統(tǒng)的組成 （2）光中繼器 光中繼器的作用是補償光能的衰減，恢復(fù)信號脈沖的形狀。傳統(tǒng)的光中繼器采用的是光電光（O-E-O）的模式。 通常把有再放大（re-amplifying）、再整形（re-shaping）、再定時（re-timing）這三種功能的中繼器稱為“3R”中繼器。這種方式過程煩瑣，不利于光纖的高速傳輸。自從摻鉺光纖放大器問世以后，光中繼實現(xiàn)了全光中繼，通常又稱為“1R”（re-amplifying）中繼器。目前光放大器已趨于成熟，它可作為lR中繼器（僅僅

12、放大）代替3R中繼器，構(gòu)成全光通信系統(tǒng)。2022/8/21181.4 光纖通信系統(tǒng)的組成 （3）光纖 光纖線路的功能是把來自光發(fā)射機的光信號，以盡可能小的畸變（失真）和衰減傳輸?shù)焦饨邮諜C。光纖線路由光纖、光纖接頭和光纖連接器組成。 （4）光接收機 光接收機的作用是進行光/電轉(zhuǎn)換，即將由光纖傳來的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)放大處理后，恢復(fù)成發(fā)射前的電信號。 在接收端，光接收機把數(shù)字信號從光波中檢測出來送給電端機，由電端機解復(fù)用后再進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成原來的模擬信息。2022/8/21191.5 光纖通信的特點與應(yīng)用 1.5.1 光纖通信的特點 （1）傳輸頻帶寬，通信容量大 （2）中繼距離長 （

13、3）信道串?dāng)_小，保密性能好 （4）適應(yīng)能力強 （5）體積小、重量輕、便于施工和維護 （6）原材料來源豐富，潛在價格低廉 （7）光纖通信同樣也存在著如下缺點： 需要光/電和電/光變換部分； 光直接放大難； 電力傳輸困難； 彎曲半徑不宜太?。?需要高級的切斷接續(xù)技術(shù)； 分路耦合不方便。2022/8/21201.5 光纖通信的特點與應(yīng)用 1.5.2 光纖通信的應(yīng)用 （1）在全球通信網(wǎng)和各國公用電信網(wǎng)中作為傳輸線。 （2）在計算機局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中的應(yīng)用。 （3）綜合業(yè)務(wù)光纖接入網(wǎng)。實現(xiàn)電話、數(shù)據(jù)、視頻及多媒體業(yè)務(wù)綜合接入核心網(wǎng)，提供各種各樣的社區(qū)服務(wù)。 （4）特殊通信手段。如石油、煤礦等部門易燃易爆環(huán)

14、境下使用的光纜及飛機、導(dǎo)彈等內(nèi)部的光纜系統(tǒng)。 （5）各種專用通信網(wǎng)。如電力、公路、鐵路等部門通信、指揮調(diào)度、監(jiān)控的光纜系統(tǒng)。 （6）有線電視的干線及分配網(wǎng)；工業(yè)電視系統(tǒng)；自動控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。2022/8/21211.6 光纖通信的發(fā)展趨勢 1向超高速系統(tǒng)發(fā)展 2向超大容量WDM系統(tǒng)演進 3向光傳送網(wǎng)方向發(fā)展 4向G.655光纖和全波光纖發(fā)展 5向?qū)拵Ч饫w接入網(wǎng)方向發(fā)展 6IP over SDH與IP over Optical 2022/8/212211醉翁亭記 1反復(fù)朗讀并背誦課文，培養(yǎng)文言語感。2結(jié)合注釋疏通文義，了解文本內(nèi)容，掌握文本寫作思路。3把握文章的藝術(shù)特色，理解虛詞在文中的作用

15、。4體會作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、導(dǎo)入新課范仲淹因參與改革被貶，于慶歷六年寫下岳陽樓記，寄托自己“先天下之憂而憂，后天下之樂而樂”的政治理想。實際上，這次改革，受到貶謫的除了范仲淹和滕子京之外，還有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文學(xué)家、史學(xué)家歐陽修。他于慶歷五年被貶謫到滁州，也就是今天的安徽省滁州市。也是在此期間，歐陽修在滁州留下了不遜于岳陽樓記的千古名篇醉翁亭記。接下來就讓我們一起來學(xué)習(xí)這篇課文吧！【教學(xué)提示】結(jié)合前文教學(xué)，有利于學(xué)生把握本文寫作背景，進而加深學(xué)生對作品含義的理解。二、教學(xué)新課目標(biāo)導(dǎo)學(xué)一：認(rèn)識作者，了解作品背景作者簡介：歐陽修(10071072)，字永叔，自號醉

16、翁，晚年又號“六一居士”。吉州永豐(今屬江西)人，因吉州原屬廬陵郡，因此他又以“廬陵歐陽修”自居。謚號文忠，世稱歐陽文忠公。北宋政治家、文學(xué)家、史學(xué)家，與韓愈、柳宗元、王安石、蘇洵、蘇軾、蘇轍、曾鞏合稱“唐宋八大家”。后人又將其與韓愈、柳宗元和蘇軾合稱“千古文章四大家”。關(guān)于“醉翁”與“六一居士”：初謫滁山，自號醉翁。既老而衰且病，將退休于潁水之上，則又更號六一居士?？陀袉栐唬骸傲缓沃^也？”居士曰：“吾家藏書一萬卷，集錄三代以來金石遺文一千卷，有琴一張，有棋一局，而常置酒一壺?！笨驮唬骸笆菫槲逡粻枺魏?？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之間，豈不為六一乎？”寫作背景：宋仁宗慶歷五年(1045

17、年)，參知政事范仲淹等人遭讒離職，歐陽修上書替他們分辯，被貶到滁州做了兩年知州。到任以后，他內(nèi)心抑郁，但還能發(fā)揮“寬簡而不擾”的作風(fēng)，取得了某些政績。醉翁亭記就是在這個時期寫就的。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)二：朗讀文章，通文順字1初讀文章，結(jié)合工具書梳理文章字詞。2朗讀文章，劃分文章節(jié)奏，標(biāo)出節(jié)奏劃分有疑難的語句。節(jié)奏劃分示例環(huán)滁/皆山也。其/西南諸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，瑯琊也。山行/六七里，漸聞/水聲潺潺，而瀉出于/兩峰之間者，釀泉也。峰回/路轉(zhuǎn)，有亭/翼然臨于泉上者，醉翁亭也。作亭者/誰？山之僧/曰/智仙也。名之者/誰？太守/自謂也。太守與客來飲/于此，飲少/輒醉，而/年又最高，故/自號曰/醉

18、翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之間也。山水之樂，得之心/而寓之酒也。節(jié)奏劃分思考“山行/六七里”為什么不能劃分為“山/行六七里”？明確：“山行”意指“沿著山路走”，“山行”是個狀中短語，不能將其割裂?！巴?蔚然而深秀者”為什么不能劃分為“望之蔚然/而深秀者”？明確：“蔚然而深秀”是兩個并列的詞，不宜割裂，“望之”是總起詞語，故應(yīng)從其后斷句?！窘虒W(xué)提示】引導(dǎo)學(xué)生在反復(fù)朗讀的過程中劃分朗讀節(jié)奏，在劃分節(jié)奏的過程中感知文意。對于部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的句子，教師可做適當(dāng)?shù)闹v解引導(dǎo)。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)三：結(jié)合注釋，翻譯訓(xùn)練1學(xué)生結(jié)合課下注釋和工具書自行疏通文義，并畫出不解之處?！窘虒W(xué)提示】節(jié)奏劃分與明確文意相輔相成

19、，若能以節(jié)奏劃分引導(dǎo)學(xué)生明確文意最好；若學(xué)生理解有限，亦可在解讀文意后把握節(jié)奏劃分。2以四人小組為單位，組內(nèi)互助解疑，并嘗試用“直譯”與“意譯”兩種方法譯讀文章。3教師選擇疑難句或值得翻譯的句子，請學(xué)生用兩種翻譯方法進行翻譯。翻譯示例：若夫日出而林霏開，云歸而巖穴暝，晦明變化者，山間之朝暮也。野芳發(fā)而幽香，佳木秀而繁陰，風(fēng)霜高潔，水落而石出者，山間之四時也。直譯法：那太陽一出來，樹林里的霧氣散開，云霧聚攏，山谷就顯得昏暗了，朝則自暗而明，暮則自明而暗，或暗或明，變化不一，這是山間早晚的景色。野花開放，有一股清幽的香味，好的樹木枝葉繁茂，形成濃郁的綠蔭。天高氣爽，霜色潔白，泉水淺了，石底露出水面

20、，這是山中四季的景色。意譯法：太陽升起，山林里霧氣開始消散，煙云聚攏，山谷又開始顯得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明變化的，就是山中的朝暮。春天野花綻開并散發(fā)出陣陣幽香，夏日佳樹繁茂并形成一片濃蔭，秋天風(fēng)高氣爽，霜色潔白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季?！窘虒W(xué)提示】翻譯有直譯與意譯兩種方式，直譯鍛煉學(xué)生用語的準(zhǔn)確性，但可能會降低譯文的美感；意譯可加強譯文的美感，培養(yǎng)學(xué)生的翻譯興趣，但可能會降低譯文的準(zhǔn)確性。因此，需兩種翻譯方式都做必要引導(dǎo)。全文直譯內(nèi)容見我的積累本。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)四：解讀文段，把握文本內(nèi)容1賞析第一段，說說本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此運用了怎樣的藝

21、術(shù)手法。明確：首先以“環(huán)滁皆山也”五字領(lǐng)起，將滁州的地理環(huán)境一筆勾出，點出醉翁亭坐落在群山之中，并縱觀滁州全貌，鳥瞰群山環(huán)抱之景。接著作者將“鏡頭”全景移向局部，先寫“西南諸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南諸峰之中，視野集中到最佳處。再寫瑯琊山“蔚然而深秀”，點山“秀”，照應(yīng)上文的“美”。又寫釀泉，其名字透出了泉與酒的關(guān)系，好泉釀好酒，好酒叫人醉?！白砦掏ぁ钡拿直惆抵型赋?，然后引出“醉翁亭”來。作者利用空間變幻的手法，移步換景，由遠及近，為我們描繪了一幅幅山水特寫。2第二段主要寫了什么？它和第一段有什么聯(lián)系？明確：第二段利用時間推移，抓住朝暮及四季特點，描繪了對比鮮明的晦明變化

22、圖及四季風(fēng)光圖，寫出了其中的“樂亦無窮”。第二段是第一段“山水之樂”的具體化。3第三段同樣是寫“樂”，但卻是寫的游人之樂，作者是如何寫游人之樂的？明確：“滁人游”，前呼后應(yīng)，扶老攜幼，自由自在，熱鬧非凡；“太守宴”，溪深魚肥，泉香酒洌，美味佳肴，應(yīng)有盡有；“眾賓歡”，投壺下棋，觥籌交錯，說說笑笑，無拘無束。如此勾畫了游人之樂。4作者為什么要在第三段寫游人之樂？明確：寫滁人之游，描繪出一幅太平祥和的百姓游樂圖。游樂場景映在太守的眼里，便多了一層政治清明的意味。太守在游人之樂中酒酣而醉，此醉是為山水之樂而醉，更是為能與百姓同樂而醉。體現(xiàn)太守與百姓關(guān)系融洽，“政通人和”才能有這樣的樂。5第四段主要寫

23、了什么？明確：寫宴會散、眾人歸的情景。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)五：深入解讀，把握作者思想感情思考探究：作者以一個“樂”字貫穿全篇，卻有兩個句子別出深意，不單單是在寫樂，而是另有所指，表達出另外一種情緒，請你找出這兩個句子，說說這種情緒是什么。明確：醉翁之意不在酒，在乎山水之間也。醉能同其樂，醒能述以文者，太守也。這種情緒是作者遭貶謫后的抑郁，作者并未在文中袒露胸懷，只含蓄地說：“醉能同其樂，醒能述以文者，太守也。”此句與醉翁亭的名稱、“醉翁之意不在酒，在乎山水之間也”前后呼應(yīng)，并與“滁人游”“太守宴”“眾賓歡”“太守醉”連成一條抒情的線索，曲折地表達了作者內(nèi)心復(fù)雜的思想感情。目標(biāo)導(dǎo)學(xué)六：賞析文本，感受文本藝術(shù)特色1在把握作者復(fù)雜感情的基礎(chǔ)上朗讀文本。2反復(fù)朗讀，請同學(xué)說說本文讀來有哪些特點，為什么會有這些特點。(1)句法上大量運用駢偶句，并夾有散句，既整齊又富有變化，使文章越發(fā)顯得音調(diào)鏗