《光通信原理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《光通信原理與技術(shù)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱光通信原理與技術(shù)PrincipleandTechnologyofOpticalCommunication課程編碼SCC621111030開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)光電信息科學(xué)與工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)課程簡(jiǎn)介（必修）《光通信原理與技術(shù)》課程是一門必修的專業(yè)核心課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握光纖的導(dǎo)光原理和光纖的傳輸特性；掌握光通信光源和光檢測(cè)器的原理；掌握光源和光檢測(cè)器的基本特性；掌握光通信無源器件的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理；掌握光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)的組成和性能；理解光通信線路的組成和基本設(shè)計(jì)方法；了解大氣激光通信、星間激光通信、水下激光通信的基本知識(shí)。在教學(xué)手段上，積極采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，采用多媒體展示生產(chǎn)過程及相關(guān)實(shí)物，除生動(dòng)課程教學(xué)內(nèi)容外，進(jìn)一步提高教學(xué)效率。在教學(xué)內(nèi)容上，注意將光通信器件及網(wǎng)絡(luò)方面的科學(xué)前沿知識(shí)融入課堂教學(xué)，獲得學(xué)生很好的評(píng)價(jià)。"principlesandtechnologyofopticalcommunication"isacompulsoryprofessionalcorecourse.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthelightguidingprincipleandtransmissioncharacteristicsofopticalfiber;Understandtheprinciplesofopticalcommunicationlightsourceandlightdetector;masterthebasiccharacteristicsoflightsourceandlightdetector;Masterthefunction,structureandworkingprincipleofopticalcommunicationpassivedevice;Masterthecompositionandperformanceofopticaltransmitterandopticalreceiver;Understandthecompositionandbasicdesignmethodofopticalcommunicationcircuit;understandthebasicknowledgeofatmosphericlasercommunication,inter-satellitelasercommunicationandunderwaterlasercommunication.Intermsofteachingmethods,computer-aidedteachingisactivelyadopted,andmultimediaisadoptedtodisplaytheproductionprocessandrelatedobjects,soastofurtherimprovetheteachingefficiencyinadditiontovividcourseteachingcontents.Intermsofteachingcontent,attentionshouldbepaidtointegratingscientificfrontierknowledgeofopticalcommunicationdevicesandnetworksintoclassroomteachingtoobtaingoodevaluationfromstudents.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：掌握光纖中光的傳播原理和傳播特性、典型光通信器件的工作原理和工作特性，能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識(shí)用于光通信相關(guān)領(lǐng)域工程問題解決方案的比較與綜合。是1.42M2目標(biāo)2：能認(rèn)識(shí)到解決光通信相關(guān)問題有多種方案，能運(yùn)用學(xué)到的基本原理和相關(guān)知識(shí)，尋求合理的解決方案，獲得有效結(jié)論。是2.33M3目標(biāo)3：能夠基于科學(xué)原理，通過文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，對(duì)光通信領(lǐng)域相關(guān)問題的解決方案進(jìn)行調(diào)研和分析。是4.14M4目標(biāo)4：能夠結(jié)合光通信領(lǐng)域相關(guān)情況進(jìn)行課程思政，具有正確的價(jià)值觀，了解中國(guó)國(guó)情。是8.1三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第1章第1章緒論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：光通信的發(fā)展概況；光通信的優(yōu)點(diǎn)；光通信的應(yīng)用領(lǐng)域；光通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。M1,M2////21.11.1光通信發(fā)展的技術(shù)背景，現(xiàn)代光通信技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展光通信發(fā)展的技術(shù)背景，現(xiàn)代光通信技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展M11講授1線上自學(xué)31.21.2光通信系統(tǒng)的構(gòu)成及其關(guān)鍵技術(shù)，光通信技術(shù)發(fā)展展望光纖，光源和光發(fā)送機(jī)，光檢測(cè)器和光接收機(jī)，空間光通信系統(tǒng)，光電集成和光集成技術(shù)等簡(jiǎn)介，光通信技術(shù)展望。M21講授1線上自學(xué)4第2章第2章光纖傳輸原理與傳輸特性本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)：平板介質(zhì)光波導(dǎo)特征方程，光纖的傳輸理論，光纖的傳輸特性。M1,M2////52.12.1光輻射在介質(zhì)波導(dǎo)中的傳播光線在介質(zhì)界面處的反射與折射、平板波導(dǎo)射線理論M11講授1課后作業(yè)62.22.2平板介質(zhì)光波導(dǎo)的特征方程平板介質(zhì)光波導(dǎo)的光傳播的特征方程及其分析。M1,M22講授2課后作業(yè)72.32.3光纖傳輸?shù)膸缀喂鈱W(xué)分析方法光纖基本知識(shí)、階躍光纖的射線理論分析、漸變折射率光纖M12講授2課后作業(yè)82.42.4階躍光纖的模式理論光纖波導(dǎo)中的電磁場(chǎng)方程，階躍光纖中的電磁場(chǎng)解，傳播模式分類，模式的截止參數(shù)和單模傳輸條件，階躍光纖中的LP模。M1,M22講授2課后作業(yè)92.52.5單模光纖單模條件和截止波長(zhǎng)，工作模特性，單模光纖雙折射。M11講授1課后作業(yè)102.62.6光纖的損耗石英玻璃光纖的損耗，其他類型光纖的損耗，彎曲損耗，損耗的測(cè)量。M11講授1課后作業(yè)112.72.7光纖的色散光纖色散的機(jī)理，單模光纖的色散及單模光纖的分類材料色散，色散對(duì)通信的影響及對(duì)策。M1,M21講授1課后作業(yè)122.82.8光纖的非線性特性光纖的非線性折射率，自相位調(diào)制，四波混頻，受激拉曼散射，受激布里淵散射。M1,M21講授1課后作業(yè)132.92.9光纖的制作和光纜光纖的結(jié)構(gòu)和類型，光纖的制作方法，光纖成纜，光纜的特性。M10.5講授0.5線上自學(xué)14第3章第3章光輻射調(diào)制本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)：光輻射調(diào)制原理、電光調(diào)制原理M1,M2////153.13.1光輻射調(diào)制原理調(diào)幅、調(diào)相、調(diào)頻等調(diào)制方法及原理M10.5講授0.5線上自學(xué)163.23.2電光調(diào)制，電光效應(yīng)。電光強(qiáng)度調(diào)制、電光相位調(diào)制。電光效應(yīng)原理，電光調(diào)制的種類，強(qiáng)度調(diào)制和相位調(diào)制的原理。M1,M22講授2課后作業(yè)173.33.3電光調(diào)制器的電學(xué)性能、電光器件。電光調(diào)制器電學(xué)性能和電學(xué)電光器件。M11講授1線上自學(xué)183.43.4聲光調(diào)制，聲光效應(yīng)、聲光相互作用類型、聲光器件聲光效應(yīng)，聲光調(diào)制兩種類型及其聲光作用原理。M1,M21講授1課后作業(yè)193.53.5磁光調(diào)制，磁光現(xiàn)象、法拉第效應(yīng)、磁光器件磁光效應(yīng)，磁光調(diào)制原理及應(yīng)用。M10.5講授0.5線上自學(xué)203.63.6直接調(diào)制、模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制。直接調(diào)制原理、半導(dǎo)體激光器與發(fā)光二極管的調(diào)制特性、模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制。M1,M21講授1線上自學(xué)21第4章無源光器件本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)：無源光器件的工作原理和主要性能參數(shù)、光纖布拉格光柵。M1,M2////224.14.1光纖連接器及定向耦合器光纖連接器；定向耦合器。M10.5講授0.5線上自學(xué)234.24.2波分復(fù)用器及解復(fù)用器4.2波分復(fù)用器及解復(fù)用器M10.5講授0.5線上自學(xué)244.34.3光調(diào)制器與光開關(guān)、光隔離器和光環(huán)形器電光調(diào)制器；電吸收調(diào)制器；聲光調(diào)制器；光開關(guān)；光隔離器和光環(huán)形器的工作原理。M10.5講授0.5線上自學(xué)254.44.4光纖布拉格光柵光纖布拉格光柵的光纖性能；光纖布拉格光柵濾波器；光纖布拉格光柵色散補(bǔ)償器。M1,M20.5講授0.5線上自學(xué)26第5章第五章有源光器件、光發(fā)送機(jī)與光接收機(jī)本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)：各類光放大器的原理、種類、結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)；光源和光檢測(cè)器的工作原理。M1////275.15.1半導(dǎo)體發(fā)光二極管與半導(dǎo)體激光器的工作特性簡(jiǎn)要介紹半導(dǎo)體發(fā)光二極管和半導(dǎo)體激光器的工作特性。M10.5講授0.5線上自學(xué)285.25.2半導(dǎo)體激光放大器半導(dǎo)體光放大器的工作原理和工作特性。M10.5講授0.5線上自學(xué)295.35.3摻鉺光纖放大器摻鉺光纖放大器工作原理M10.5講授0.5線上自學(xué)305.45.4拉曼光纖放大器拉曼光纖放大器工作原理M10.5講授0.5線上自學(xué)315.55.5光發(fā)送機(jī)的基本組成及指標(biāo)光發(fā)送機(jī)的組成及指標(biāo)M10.5講授0.5線上自學(xué)325.65.6光電二極管與光接收機(jī)光電二極管工作原理及主要類別；光接收機(jī)的構(gòu)成及主要性能指標(biāo)；前置放大器；光接收機(jī)的噪聲；光接收機(jī)的信噪比；數(shù)字光接收機(jī)的靈敏度。M11/1線上自學(xué)33第6章第6章光纖通信系統(tǒng)本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)：數(shù)字光發(fā)射機(jī)和數(shù)字光接收機(jī)的組成，光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)；PDH和SDH傳輸系統(tǒng)。M1,M2////346.16.1模擬光纖通信系統(tǒng)模擬調(diào)制方式；主要性能指標(biāo)。M10.5講授0.5線上自學(xué)356.26.2數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的基本概念數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成；數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)；脈沖編碼調(diào)制；數(shù)字傳輸體系。M1,M20.5講授0.5線上自學(xué)366.36.3準(zhǔn)同步數(shù)字系列PDH的幀結(jié)構(gòu)，PDH的信號(hào)速率等級(jí)，PDH的復(fù)用技術(shù)，PDH的碼速調(diào)整，PDH光纖通信系統(tǒng)的組成，PDH的缺點(diǎn)。M11講授1線上自學(xué)376.46.4同步數(shù)字系列SONET和SDH的起源，SDH的復(fù)用，SONET/SDH幀結(jié)構(gòu)，我國(guó)采用的復(fù)用結(jié)構(gòu)，SDH設(shè)備。M1,M20.5講授0.5線上自學(xué)386.56.5數(shù)字光鏈路設(shè)計(jì)鏈路的功率預(yù)算；色散系統(tǒng)的上升時(shí)間預(yù)算。M1,M20.5講授0.5課后作業(yè)396.66.6波分復(fù)用系統(tǒng)波分復(fù)用系統(tǒng)的基本原理WDM的關(guān)鍵技術(shù)。M10.5講授0.5線上自學(xué)406.76.7相干光通信系統(tǒng)相干通信技術(shù)的基本原理，相干系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)M1,M20.5講授0.5線上自學(xué)416.86.8光孤子通信與量子光通信光孤子通信的基本原理、量子光通信基本原理M11講授1線上自學(xué)42第7章其他光通信方式本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)：激光大氣通信、星間激光通信和水下激光通信的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)。M1,M2////437.17.1大氣激光通信的研究進(jìn)展、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及面臨的主要問題大氣激光通信的研究進(jìn)展，大氣激光通信的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，大氣激光通信面臨的主要問題，大氣對(duì)激光束傳播的影響，大氣激光通信的關(guān)鍵器件和技術(shù)，大氣激光通信系統(tǒng)，大氣激光通信的應(yīng)用。M1,M20.5講授0.5線上自學(xué)447.27.2星間激光通信系統(tǒng)的簡(jiǎn)介、優(yōu)勢(shì)以及面臨主要問題衛(wèi)星通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介及優(yōu)勢(shì)，星間激光通信的發(fā)展現(xiàn)狀及系統(tǒng)構(gòu)成。M1,M20.5講授0.5線上自學(xué)457.37.3水下激光通信的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)以及面臨主要問題對(duì)潛激光通信研究的進(jìn)展，海水對(duì)激光束傳播的影響，幾種對(duì)潛激光通信方案。M1,M21講授1線上自學(xué)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.每章布置相應(yīng)數(shù)量題目。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。10%2階段測(cè)試1.根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)度情況，利用石大云課堂在線平臺(tái)進(jìn)行在線測(cè)試。10%3課程思政報(bào)告1.要求學(xué)生結(jié)合光通信相關(guān)內(nèi)容撰寫課程思政報(bào)告。20%4課程論文1.要求學(xué)生選擇光通信相關(guān)專題撰寫；2.要求按照科技論文發(fā)表格式進(jìn)行撰寫；20%5期末考試1.閉卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)光通信基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、選擇題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題、論述題等。40%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解答規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確；B-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解答比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確率高；C-獨(dú)立思考、按時(shí)完成，解答基本規(guī)范，解題思路基本清晰、步驟基本完整、格式基本合理、答案基本準(zhǔn)確；D-作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，解題思路混亂，解答錯(cuò)誤2M1階段測(cè)試20%利用云課堂在線平臺(tái)進(jìn)行階段測(cè)試成績(jī)。3M1期末考試60%見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)4M2期末考試50%見試卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)5M2課程論文50%A-文獻(xiàn)調(diào)研充分，能夠認(rèn)識(shí)到所討論的光電信息領(lǐng)域相關(guān)問題具有多種解決方案，并能對(duì)方案進(jìn)行清晰的分析和全面的歸納總結(jié)，獲得有效結(jié)論；敘述清楚、分析條理；撰寫符合規(guī)范；B-文獻(xiàn)調(diào)研較為充分，能夠認(rèn)識(shí)到所討論的光電信息領(lǐng)域相關(guān)問題具有多種解決方案，并能對(duì)方案進(jìn)行較為清晰的分析和全面的歸納總結(jié)，獲得有效結(jié)論；敘述較為清楚、分析較為條理；撰寫較為規(guī)范；C-能夠進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，能夠認(rèn)識(shí)到所討論的光電信息領(lǐng)域相關(guān)問題具有多種解決方案，并能對(duì)方案進(jìn)行基本的分析和歸納總結(jié)，獲得有效結(jié)論；敘述基本清楚、分析基本條理；撰寫基本符合規(guī)范；D-不能進(jìn)行文獻(xiàn)調(diào)研，對(duì)到所討論的光電信息領(lǐng)域相關(guān)問題具有多種解決方案認(rèn)識(shí)不足，無法對(duì)方案進(jìn)行清晰的分析和全面的歸納總結(jié)，無法獲得有效結(jié)論；敘述不清楚、分析條理性差；撰寫規(guī)范性差。6M3課程論文100%A-文獻(xiàn)調(diào)研充分，能夠認(rèn)識(shí)到所討論的光電信息領(lǐng)域相關(guān)問題具有多種解決方案，并能對(duì)方案進(jìn)行清晰的分析和全面的歸納總結(jié)，獲得有效結(jié)論；敘述清楚、分析條理；撰寫符合規(guī)范；B-文獻(xiàn)調(diào)研較為充分，能夠認(rèn)識(shí)到所討論的光電信息領(lǐng)域相關(guān)問題具有多種解決方案，并能對(duì)方案進(jìn)行較為清晰的分析和全面的歸納總結(jié)，獲得有效結(jié)論；敘述較為清楚、分析較為條理；撰寫較為規(guī)范