《光通信原理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱(正式)

《光通信原理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程中文名稱：光通信原理與技術(shù)課程英文名稱：OpticalCommunicationTechnology課程編號：ZF17402課程性質(zhì)：專業(yè)方向課學(xué) 時（總學(xué)時、理論課學(xué)時2、實(shí)驗(yàn)課學(xué)時學(xué) 分：3適用對象：電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)生先修課程：電磁場與電磁波、通信原理等課程簡介：隨著網(wǎng)絡(luò)化時代的到來，人們對信息的需求與日俱增?，F(xiàn)代光通信原理在現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)中更是占有舉足輕重的作用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握和了解光纖通信的原理，系統(tǒng)組成，關(guān)鍵技術(shù)及新技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用的光纖通信系統(tǒng)，以及當(dāng)前光纖通信領(lǐng)域的最新動態(tài)，為今后從事與之相關(guān)的工作打下基礎(chǔ)。一、教學(xué)目標(biāo)及任務(wù)光通信原理與技術(shù)是電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)學(xué)生 專業(yè)課程模塊中的一門核心課程通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將掌握光纖通信的基本原理和光纖數(shù)字通信系統(tǒng)的組成，了解光纖通信的未來與發(fā)展，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)代光纖通信技術(shù)打下基礎(chǔ)。本課程對培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用以前所掌握的光學(xué)和通信系統(tǒng)基本知識、 模擬和數(shù)字通信基本知識等有良好的促進(jìn)用。章節(jié)內(nèi)容章節(jié)內(nèi)容理論學(xué)時數(shù)總學(xué)時第一章光纖通信概論404第二章光纖808第三章光源和光發(fā)射機(jī)608第四章光檢測器和光接收機(jī)606第五章光通信無源器件404第六章光纖通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)404第七章光纖通信新技術(shù)400合計(jì)36036章節(jié)內(nèi)容章節(jié)內(nèi)容理論學(xué)時數(shù)總學(xué)時（4學(xué)時）教學(xué)要求：了解光纖通信發(fā)展的歷史；教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：光纖通信發(fā)展的歷史；教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)光纖通信發(fā)展史1．什么是光纖通信；光纖通信中光的作用及特性；第二節(jié)光纖通信系統(tǒng)光發(fā)射機(jī)；光纖；光接收機(jī)；本章習(xí)題要點(diǎn)：纖特性也有影響，這就是非線性效應(yīng)。通信容量作為光纖通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)也應(yīng)掌握。（8學(xué)時）教學(xué)要求：1理解階躍和梯度光纖的光線理論，了解用光線法分析多模光纖的傳輸原理；念，光纖的單模條件；掌握光纖的損耗及色散概念及特性；教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：數(shù)值孔徑、傳播時延、時延差的概念及影響 因素；；光纖單模傳輸條件；教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)光纖的結(jié)構(gòu)1．階躍折射率光纖；2．漸變折射率光纖；第二節(jié)光纖傳輸原理幾何光學(xué)分析法；第三節(jié)單模光纖單模傳輸條件及模場分布；單模光纖的衰減；單模光纖的色散與帶寬；色散補(bǔ)償方案；多模光纖的衰減；多模光纖的色散；多模光纖的帶寬；第五節(jié)光纖的使用特性和產(chǎn)品介紹1．光纖的制作工藝；光纖的使用特性；光纖的產(chǎn)品介紹本章習(xí)題要點(diǎn)：響和應(yīng)用日益增加。第三章光源和光發(fā)射機(jī)（6學(xué)時）教學(xué)要求：1掌握半導(dǎo)體激光器（LD）和半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）的工作原理；理解LD、LED了解光源與光纖的耦合；理解光發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；了解外調(diào)制器的工作原理；教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器（LD）和半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）的工作原理；LD、LED的特性和類型；光發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)激光二極管1．LDLDLD第二節(jié)發(fā)光二極管LEDLEDLEDLED第三節(jié)光光發(fā)射機(jī)模擬光發(fā)射機(jī)；第四節(jié)外調(diào)制器外調(diào)制器的類型和特點(diǎn)；外調(diào)制器工作原理；本章習(xí)題要點(diǎn)：LDLEDLD的閾值條件，主要參數(shù)有譜寬和P-I特性。根據(jù)光譜的形狀，有單縱模和多縱模之分，由于可以發(fā)出單色、定向性好和強(qiáng)度高的相干光，在長途光纖通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。光檢測器和光接收機(jī)（6學(xué)時）教學(xué)要求：1．理解光檢測器的類型和工作原理 了解光檢測器的特性參數(shù)；理解光接收機(jī)的構(gòu)成；掌握光接收機(jī)的主要性能參數(shù) ；教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：光檢測器的類型和工作原理；教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)光檢測器的工作原理1．PIN2．APD第二節(jié)光檢測器的特性參數(shù)1．光檢測器的性能參數(shù)；光檢測器的噪聲；第三節(jié)光接收機(jī)光接收機(jī)的組成；光接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)；光收發(fā)合一模塊；本章習(xí)題要點(diǎn)：光檢測器工作基于半導(dǎo)體材料對光的吸收原理，它是將光信號轉(zhuǎn)化成電流信號的器件，分為PIN光電二極管和APD雪崩光電二極管兩類，它們均工作在反向偏置條件下。評價光檢測器的性能指標(biāo)有：量子效率、響應(yīng)度、響應(yīng)光譜、響應(yīng)時間、暗電流等。（4學(xué)時）教學(xué)要求：1．理解光放大器的增益系數(shù)、增益飽和、噪聲系數(shù) 理解半導(dǎo)體光放大器的結(jié)構(gòu)、增益譜；掌握摻餌光纖放大器的工作原理及主要性能指標(biāo) ；理解光纖拉曼放大器的增益譜；了解光放大器的應(yīng)用類型；理解耦合器的工作原理、參數(shù)；理解濾波器的類型、工作原理；掌握隔離器的主要構(gòu)成及工作原理；理解環(huán)形器、衰減器的工作原理；．了解連接器的結(jié)構(gòu)、型號、參數(shù)及作用；．了解光開關(guān)類型和工作原理光放大器的增益系數(shù)、增益飽和、噪聲系數(shù) ；摻餌光纖放大器的工作原理及主要性能指標(biāo) ；教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)光放大器1．光放大器概述；半導(dǎo)體光放大器；摻雜光纖放大器；拉曼光纖放大器；第二節(jié)光無源器件耦合器；濾波器；隔離器；環(huán)形器；衰減器；連接器；各類放大器的基本原理、參數(shù)和應(yīng)用。（4學(xué)時）教學(xué)要求：掌握光纖通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，線路碼型，主要性能指標(biāo)；理掌握光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)的組成，幀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；了解光纖通信系統(tǒng)的總統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，功率預(yù)算和色散管理；了解光纖局域網(wǎng)和光纖接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)模型，光網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；了解相干光通信基本原理，結(jié)構(gòu)；教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法—功率預(yù)算法、帶寬預(yù)算法 ；教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)設(shè)計(jì)原則1．工程設(shè)計(jì)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容；系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法；第二節(jié)數(shù)字傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)考慮；第三節(jié)模擬傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成及其評價；設(shè)備互聯(lián)方案；/視頻光端機(jī)在閉路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用；多通道業(yè)務(wù)光端機(jī)的應(yīng)用。本章習(xí)題要點(diǎn)：并對其它光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品及應(yīng)用有一定的了解，是對前面幾章內(nèi)容的綜合和提升。第七章光纖通信新技術(shù)（4學(xué)時）教學(xué)要求：1．掌握波分復(fù)用技術(shù)的基本原理理解波分復(fù)用、密集波分復(fù)用、粗波分復(fù)用系統(tǒng) ；掌握波分復(fù)用系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件的工作原理 ；了解波分復(fù)用系統(tǒng)規(guī)范；教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：波分復(fù)用技術(shù)的基本原理；；波分復(fù)用、密集波分復(fù)用、粗波分復(fù)用系統(tǒng) 教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)WDM2．WDM、DWDMCWDM第二節(jié)WDM第三節(jié)WDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件WDMWDMWDMWDM/解復(fù)用器；WDM第四節(jié)波分復(fù)用系統(tǒng)規(guī)范光波長的分配；本章習(xí)題要點(diǎn)：WDM技