《光纖通信技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《光纖通信技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本概況課程中文名稱光纖通信技術(shù)課程英文名稱FiberCommunicationtechnology課程編號19131313課程類別□公共必修課□公選課□院級限選課□學(xué)科基礎(chǔ)課■專業(yè)基礎(chǔ)課□專業(yè)限選課□專業(yè)任選（拓展）課□方向特色課（雙百班課程）總學(xué)時48講授學(xué)時48實驗學(xué)時0總學(xué)分3開課學(xué)院（部）理學(xué)院開課系（室）物理與光電科學(xué)系授課對象電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)先修課程高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)物理方法、工程光學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)二、課程簡介本課程全面介紹了光纖通信系統(tǒng)的基本組成；光纖基礎(chǔ)知識，光纖傳輸理論和傳輸特性；常用的光通信器件；光發(fā)射機(jī)的組成、特性和光源驅(qū)動電路；光接收機(jī)的組成、性能和光纖通信用的光電探測器分析；光纖通信系統(tǒng)，比如數(shù)字光纖通信系統(tǒng)和模擬光纖通信系統(tǒng)，包括SCM光纖通信系統(tǒng)；光纖放大技術(shù)EDFA、WDM、光交換技術(shù)和色散補(bǔ)償技術(shù)等。三、課程教學(xué)總體目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟悉光纖通信系統(tǒng)；掌握光纖通信的基本知識和傳輸理論、傳輸特性；掌握通信器件的性能及其主要參數(shù)；掌握光纖通信光源和光檢測器的原理，掌握光源的和光檢測器基本特性；掌握光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的組成和性能；了解光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計方法和誤碼性能；理解EDFA、WDM的原理和性能，理解色散補(bǔ)償技術(shù)；了解光交換技術(shù)，了解SDH等光通信網(wǎng)絡(luò)的基本知識；為從事光纖通信領(lǐng)域的工作以及進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)和研究奠定必要的理論基礎(chǔ)。四、理論教學(xué)內(nèi)容及要求第一章緒論【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解光纖技術(shù)的發(fā)展史（2）理解光纖通信的發(fā)展歷程及其新技術(shù)的發(fā)展（3）掌握光纖通信系統(tǒng)的基本組成【學(xué)時分配】2【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§1—0光纖通信是光電子學(xué)的重要分支§1—1光纖技術(shù)的發(fā)展簡史§1—2光纖通信的發(fā)展歷程§1—3光纖通信系統(tǒng)的基本組成與應(yīng)用§1—4光纖通信技術(shù)的新發(fā)展【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：光纖通信的基本組成（2）難點(diǎn)：略【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：光纖通信的發(fā)展趨勢2.作業(yè)與思考題的要求：光纖技術(shù)的發(fā)展史；光纖通信的優(yōu)點(diǎn)；光纖通信系統(tǒng)的基本組成。第二章光纖傳輸理論【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解光纖的結(jié)構(gòu)、分類，光纖的非線性效應(yīng)（2）理解光信號在光纖傳輸?shù)姆治龇椒捌浣Y(jié)果（3）掌握模式的概念、傳輸常數(shù)的物理意義，單模光纖的截止條件、模場分布，單模光纖的雙折射及其對光纖通信的影響，光纖的損耗、色散。【學(xué)時分配】6【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§2—1概述-光纖結(jié)構(gòu)與分類§2—2光纖傳輸?shù)纳渚€分析方法§2—3光纖傳輸?shù)牟▌庸鈱W(xué)分析方法§2—4單模光纖§2—5光纖的傳輸特性§2—6光纖傳輸理論的小結(jié)【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：光纖模式的電磁場結(jié)構(gòu)、單模光纖、光纖的損耗和色散（2）難點(diǎn)：光纖傳輸?shù)牟▌庸鈱W(xué)分析方法、單模光纖的雙折射及其偏振、光纖的非線性效應(yīng)【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：光纖技術(shù)的發(fā)展、相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：光纖的基本結(jié)構(gòu)及其類型；單模光纖的基本類型；幾何光學(xué)分析方法和波動光學(xué)分析方法的相關(guān)計算；單模光纖的相關(guān)計算；光纖損耗、色散、非線性效應(yīng)對光纖通信的影響；損耗、色散的計算。第三章光纖器件【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解光纖的制造工藝要求以及光纖連接技術(shù)（2）理解器件的性能參數(shù)（3）掌握光纖連接器、光纖耦合器、光隔離器、波分復(fù)用器、光開關(guān)、光纖光柵、光環(huán)形器等光纖器件。【學(xué)時分配】8【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§2—1光纖的制造工藝及流程§2—2光纖連接技術(shù)以及器件§2—3光纖耦合器§2—4光隔離器§2—5光環(huán)形器§2—6波分復(fù)用器§2—7光開關(guān)§2—8光纖光柵技術(shù)及其應(yīng)用§2—9光衰減器§2—10光分叉復(fù)用器、光交叉連接器、波長變換器、光纖激光器【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：光纖耦合器、光隔離器、波分復(fù)用器、光開關(guān)、光纖光柵（2）難點(diǎn)：光隔離器、光環(huán)形器、基于偏振光開關(guān)【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：通信器件的發(fā)展、相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：器件的基本工作原理以及相關(guān)性能參數(shù)的定義和計算第四章光源和光發(fā)射機(jī)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)（2）理解半導(dǎo)體光源的基本工作原理、量子阱等新型半導(dǎo)體光源（3）掌握FP腔半導(dǎo)體激光器、雙異質(zhì)結(jié)激光器、分布反饋半導(dǎo)體激光器、分布布拉格反射半導(dǎo)體激光器，掌握數(shù)字信號調(diào)制及其驅(qū)動電路、模擬信號調(diào)制及其驅(qū)動電路，掌握功率控制電路、溫度控制電路，掌握慢啟動、告警等保護(hù)電路。【學(xué)時分配】8【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§4—1概述§4—2半導(dǎo)體光源的工作原理§4—3光纖通信用半導(dǎo)體激光器§4—4光纖通信用發(fā)光二極管§4—5光源的調(diào)制及驅(qū)動電路§4—6LD光發(fā)射機(jī)的控制電路§4—7光發(fā)射機(jī)的小結(jié)【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：雙異質(zhì)結(jié)激光器、分布反饋半導(dǎo)體激光器、分布布拉格反射半導(dǎo)體激光器，數(shù)字信號調(diào)制及其驅(qū)動電路，功率控制電路、溫度控制電路（2）難點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器的工作原理，高速調(diào)制的驅(qū)動電路【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：光源、光發(fā)射機(jī)模塊的發(fā)展、相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：通信用半導(dǎo)體激光器的相關(guān)計算；光源驅(qū)動電路的設(shè)計及其計算；控制電路各部分的要求及其計算。第五章光探測器和光接收機(jī)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)（2）理解PIN、APD光電探測器的工作原理、光接收機(jī)的各種噪聲、光接收機(jī)前端的設(shè)計問題（3）掌握數(shù)字光接收機(jī)的前端、線性通道、以及數(shù)據(jù)恢復(fù)的具體部件，光探測器的性能參數(shù)，數(shù)字光接收機(jī)輸入端的等效電路模型、信噪比，接收機(jī)的靈敏度和動態(tài)范圍，線性通道、動態(tài)范圍以及實現(xiàn)動態(tài)范圍的模塊電路，眼圖?！緦W(xué)時分配】8【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§5—1概述§5—2數(shù)字光接收機(jī)的組成§5—3半導(dǎo)體光檢測器§5—4光接收機(jī)前端及噪聲§5—5光接收機(jī)的靈敏度§5—6光接收機(jī)的線性通道及數(shù)據(jù)恢復(fù)§5—7光接收機(jī)的小結(jié)【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：數(shù)字光接收機(jī)的組成、光探測器的性能參數(shù)，接收機(jī)前端，接收機(jī)的靈敏度和動態(tài)范圍，眼圖分析（2）難點(diǎn)：光接收機(jī)的噪聲靈敏度分析，線性通道的均衡濾波器【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：光探測、光接收模塊的發(fā)展、相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：數(shù)字光接收機(jī)的組成；通信用PIN、APD探測器參數(shù)的分析計算；前端等效電路的分析以及接收機(jī)性能的相關(guān)計算；不同探測器的線性通道模塊；數(shù)據(jù)恢復(fù)的眼圖參數(shù)含義及其分析。第六章光放大技術(shù)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解光放大技術(shù)的發(fā)展（2）理解光纖放大技術(shù)的基本工作原理，EDFA的實際應(yīng)用方式（3）掌握EDF的結(jié)構(gòu)、工作原理、能級分裂對EDFA實現(xiàn)光放大的意義，掌握EDFA的基本光路結(jié)構(gòu)和泵浦方式，EDFA的各個器件，EDFA的增益、噪聲等特性參數(shù)、大功率化的技術(shù)途徑，EDFA級聯(lián)使用時出現(xiàn)的問題及解決方法，掌握PDFA、TDFA、光纖拉曼放大技術(shù)?！緦W(xué)時分配】6【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§6—1概述§6—2EDF的結(jié)構(gòu)與EDFA工作原理§6—3EDFA的特性§6—4EDFA在光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用以及大功率化§6—5PDFA、TDFA光放大技術(shù)§6—6其他光放大技術(shù)(光纖拉曼放大器、半導(dǎo)體光放大器)§6—6光放大技術(shù)的小結(jié)【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：EDF的結(jié)構(gòu)、工作原理，EDFA的基本光路結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)（2）難點(diǎn)：EDFA級聯(lián)使用時出現(xiàn)的問題及解決方法，光纖拉曼放大技術(shù)【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：光放大技術(shù)的發(fā)展、相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：EDF的工作原理；EDFA的基本光路結(jié)構(gòu)以及各種泵浦方式、特點(diǎn)；EDFA參數(shù)的分析計算；EDFA大功率化的技術(shù)途徑；EDFA的級聯(lián)問題以及常用的解決方法；其他放大技術(shù)的相關(guān)原理。第七章數(shù)字光纖通信系統(tǒng)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解準(zhǔn)同步數(shù)字體系，ITU規(guī)定的各常用字節(jié)的含義（2）理解數(shù)字電話的傳輸、PDH存在的不足以及SDH的優(yōu)點(diǎn)，理解SDH傳輸結(jié)構(gòu)及其自愈能力、系統(tǒng)設(shè)計方法（3）掌握數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的組成，同步的含義以及SDH各模塊的速率標(biāo)準(zhǔn)，SDH的復(fù)用解復(fù)用過程和復(fù)用方法，SDH的幀結(jié)構(gòu)中復(fù)用段開銷、通道段開銷、管理單元指針、信息凈負(fù)荷，重點(diǎn)掌握SDH的復(fù)用映射方法及其過程、SDH的復(fù)用單元及其結(jié)構(gòu)，SDH光接口的代碼及接口參數(shù)，掌握系統(tǒng)的誤碼性能、抖動性能，以及誤碼的各種表示方法，掌握中繼段的功率預(yù)算和色散預(yù)算【學(xué)時分配】6【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§7—1概述§7—2準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH§7—3光同步數(shù)字系列SDH§7—4系統(tǒng)的性能指標(biāo)§7—5光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計§7—6數(shù)字光纖通信系統(tǒng)小結(jié)【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：SDH各模塊的速率標(biāo)準(zhǔn)，SDH的復(fù)用方法和復(fù)用映射過程，SDH的幀結(jié)構(gòu)及其各種段開銷字節(jié)，SDH的復(fù)用單元，SDH的接口參數(shù)，系統(tǒng)的性能參數(shù)以及中繼段的功率和色散預(yù)算（2）難點(diǎn)：SDH傳輸網(wǎng)的自愈恢復(fù)、SDH的復(fù)用映射過程、SDH復(fù)用單元的結(jié)構(gòu)【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：光纖通信系統(tǒng)相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：SDH、PDH的優(yōu)缺點(diǎn)；SDH的相關(guān)計算；SDH的復(fù)用映射過程分析；各種容器；SDH光接口的代碼以及參數(shù)的分析計算；系統(tǒng)的性能參數(shù)分析計算；系統(tǒng)的設(shè)計方法以及功率、色散預(yù)算。第八章模擬光纖通信系統(tǒng)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解模擬信號的調(diào)制方式（2）理解基帶信號直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)的特性（3）掌握CNR、二次和三次非線性信號失真，掌握非線性失真的預(yù)失真控制方法【學(xué)時分配】2【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§8—1概述§8—2調(diào)制方式和模擬基帶直接光強(qiáng)調(diào)制光纖傳輸系統(tǒng)§8—3副載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)§8—4模擬光纖通信系統(tǒng)小結(jié)【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：SCM、二次和三次非線性信號失真（2）難點(diǎn)：非線性失真的預(yù)失真控制方法【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：模擬信號傳輸相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：副載波復(fù)用的信號失真分析及其控制方法。第九章光纖通信網(wǎng)絡(luò)及其他技術(shù)【教學(xué)目標(biāo)】（1）了解光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、光接入網(wǎng)的概念以及各種線路終端、光孤子通信技術(shù)（2）理解光接入網(wǎng)的FTTB、FTTC、FTTH等應(yīng)用形式，理解PON和AON等接入網(wǎng)，理解色散補(bǔ)償原理（3）掌握WDM信道密度、隔離度、中心頻率，掌握常用的色散補(bǔ)償技術(shù)【學(xué)時分配】2【授課方式】多媒體+板書【授課內(nèi)容】§9—1光網(wǎng)的發(fā)展趨勢§9—2光接入網(wǎng)§9—3WDM、DWDM、CWDM以及相關(guān)概念§9—4色散補(bǔ)償技術(shù)§9—5光孤子通信課程習(xí)題課【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】（1）重點(diǎn)：FTTB、FTTC、FTTH接入網(wǎng)，信道密度、中心頻率，常用色散補(bǔ)償技術(shù)（2）難點(diǎn)：略【授課方法與手段】（1）教學(xué)方法：講授（2）教學(xué)手段：多媒體+板書【課外學(xué)習(xí)指導(dǎo)的要求】1.課外閱讀資料：光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的相關(guān)技術(shù)、色散補(bǔ)償技術(shù)的文獻(xiàn)資料2.作業(yè)與思考題的要求：光接入網(wǎng)的含義，光接入網(wǎng)的具體應(yīng)用形式；信道密度、隔離度的計算；色散補(bǔ)償原理。五、實驗教學(xué)及要求無。六、課程考核及成績評定要求請分別按以下要求撰寫理論教學(xué)和實驗教學(xué)考核內(nèi)容，描述理論教學(xué)和實驗教學(xué)考核占總成績的比例。1．課程考核依據(jù)：主講教師根據(jù)教學(xué)大綱的內(nèi)容進(jìn)行命題。2．課程考核性質(zhì)：考試。3．具體的考核方式：閉卷考試。3．成績評定：成績由平時成績和期末考試成績構(gòu)成，平時成績占30%、期末考試成績占70%。七、教材與參考資料1、