《光纖通信》課程教學大綱

《光纖通信》教學大綱課程名稱：光纖通信（OpticalFiberCommunications）課程編碼：1502ZY067課程類別：專業(yè)課-選修學分：2分總學時：32學時，其中，理論學時：26學時；實驗學時：6學時適用專業(yè)：通信工程先修課程：大學物理、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、通信原理一、課程性質(zhì)《光纖通信》課程是通信工程的一門專業(yè)選修課程，該課程是研究以光波為載體、以光纖為媒介進行通信的一門學科。本課程主要介紹光纖通信的基本原理和系統(tǒng)，使學生對光纖通信這一在當今信息領域內(nèi)高速發(fā)展并起著關鍵作用的技術有較全面的了解。為今后從事光纖通信技術的應用、開發(fā)和光纖通信設備的制造、維護奠定堅實基礎。二、課程目標（一）育人目標通過光纖通信這門課程，通過光纖通信的發(fā)展史，培養(yǎng)學生樹立唯物主義科學發(fā)展觀。分享我國在光纖方面的成就，增強民族自豪感和科技自信，文化自信。使學生深度理解社會主義核心價值觀，引導學生成為又紅又專，理實交融的人才。（二）知識和能力目標光纖通信課程緊密結合光纖通信的最新發(fā)展，全面系統(tǒng)地介紹了光纖通信系統(tǒng)的基本原理、基本技術、系統(tǒng)設計方法，主要內(nèi)容包括：光纖通信的組成、發(fā)展概況、特點以及發(fā)展趨勢；光纖的傳輸原理和傳輸特性、光纖的非線性效應；光源器件的結構與發(fā)光機理、光發(fā)送機的組成與設計；光檢測器件的結構和原理、光接收機的相關理論；光纖連接器、耦合器、光開關等光無源器件的作用、原理與類型；光放大器的一般概念、典型光放大器的原理與應用；色散補償?shù)母拍钆c一般方法；波分復用系統(tǒng)原理、設計與器件；光纖通信系統(tǒng)性能指標與設計；相干光通信、光孤子通信，光交換技術、全光通信網(wǎng)、量子通信等光纖通信新技術以及應用。具體目標如下：掌握光纖通信的基本概念及主要方法，能夠針對通信網(wǎng)絡領域相關工程問題，查找檢索相關文獻資料，獲得問題的解決方案，并能夠證實解決方案的合理性（畢業(yè)要求2.3）；掌握光纖通信系統(tǒng)性能指標與設計，構建合適的光纖通信系統(tǒng)，在整個設計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識（畢業(yè)要求3.3）。課程目標與畢業(yè)要求指標點對應關系課程目標畢業(yè)要求指標點課程目標12.3能夠運用基本原理，借助文獻研究，分析通信網(wǎng)絡領域工程問題解決方案及過程的影響因素，獲得有效結論。課程目標23.3能夠在通信系統(tǒng)的軟硬件模塊設計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。三、基本要求本課程的教學是以光纖通信系統(tǒng)為主線，全面系統(tǒng)地介紹了光纖通信系統(tǒng)的基本原理、基本技術、系統(tǒng)設計方法。教學過程中要注意與先修課程基礎知識的聯(lián)系，注意培養(yǎng)學生綜合運用所學知識的能力，并能結合實際場景和目的，分析光纖通信網(wǎng)絡領域工程問題，并能夠設計相關的通信系統(tǒng)。五、教學內(nèi)容121題1231自己，引導學生主動學習。練習2題3光源和光發(fā)射機3通過講述光纖通信系統(tǒng)是由一個個子部分組成，引導學生團結合作的精神。課堂授課，課堂討論、課后練習2題14光檢測器和光接收機3光檢測過程中，涉及到能量轉換，引導學生一份耕耘一份收獲的觀點。課堂授課，課堂討論、課后練習2題，15無源光器件與光放大器3光器件的發(fā)展，卡脖子技術問題的解決，引導學生的愛國情懷。課堂授課，課堂討論、課后練習2題，16波分復用技術3為學生講解波分復用，同時融入工程設計準則，引導學生建立綠色通信等行業(yè)意識。課堂授課，課堂討論、課后練習2題1/27SDH與WDM光網(wǎng)絡5分享光網(wǎng)絡在國內(nèi)的前沿技術，增強民族自豪感和科技自信，文化自信。課堂授課，課堂討論、課后練習3題1/28光纖通信新技術4通信新技術，引導學生建立創(chuàng)新意識。課堂授課，課堂討論、課后練習2題2第一章緒論1、光纖通信的概念2、光纖通信系統(tǒng)的基本單元3、光纖通信的基本問題4、光纖通信系統(tǒng)的主要性能指標5、光纖通信技術的回顧和展望本章重點：光通信系統(tǒng)的結構光纖通信系統(tǒng)的主要性能指標第二章光纖與光纜1、光纖結構2、光纖傳輸原理3、單模光纖4、多模光纖5、光纖使用特性和產(chǎn)品介紹6、光纜本章重點：光纖傳輸模式的概念光纖傳輸原理第三章光源和光發(fā)射機1、激光二極管2、發(fā)光二極管3、光發(fā)射機4、外調(diào)制器本章重點：光發(fā)射機的工作原理與結構能力：能夠根據(jù)工程實際問題設計相應的光纖通信系統(tǒng)中光發(fā)射機部分第四章光檢測器和光接收機1、光檢測器的工作原理2、光檢測器的特性參數(shù)3、光接收機4、光收發(fā)合一模塊本章重點：光接收機的工作原理與結構能力：能夠根據(jù)工程實際問題設計相應的光纖通信系統(tǒng)中光接收機部分第五章無源光器件與光放大器1、光纖連接器、光纖耦合器、光開關等無源光器件2、摻鉺光纖放大器的工作原理、構成、特點及應用3、其它光放大器的工作原理與特點本章重點：摻鉺光纖放大器的工作原理、特點及應用能力：能夠根據(jù)工程實際問題設計相應的光纖通信系統(tǒng)中光放大器部分第六章波分復用技術1、WDM工作原理與特點；2、WDM系統(tǒng)中的合波器和分波器；3、WDM系統(tǒng)規(guī)范。本章重點：WDM技術的工作原理與特點能力：能夠在光通信系統(tǒng)中使用波分復用技術第七章SDH與WDM光網(wǎng)絡1、SDH光同步傳送網(wǎng)；2、SDH的幀結構、復用結構與原理；3、WDM光網(wǎng)絡；4、其它類型光網(wǎng)絡。重點：SDH的標準光接口及速率體系SDH的幀結構能力：具備SDH與WDM光網(wǎng)絡初步使用的能力第八章光纖通信新技術1、相干光通信2、光孤子通信3、光時分復用4、光碼分多址5、全光網(wǎng)絡本章重點：一些新技術的基本概念能力：具備查找文獻，了解學術前沿，學習新技術的能力五、上機內(nèi)容與學時分配實驗項目與類型序號實驗項目學時類型演示驗證綜合設計1P-I特性曲線測量2√2模擬信號光纖傳輸系統(tǒng)2√3時分復用光纖傳輸系統(tǒng)2√實驗一P-I特性曲線測量1．實驗要求了解半導體激光器LD的P-I特性，掌握光源P-I特性曲線的測試方法3.實驗內(nèi)容測量電壓的方式獲取光源P-I特性曲線3．儀器設備主控&信號源，2號、25號模塊；23號模塊；光纖跳線，連接線；萬用表實驗二模擬信號光纖傳輸系統(tǒng)實驗要求了解模擬信號光纖通信原理，了解不同頻率不同幅度的正弦波、三角波、方波等模擬信號的系統(tǒng)光傳輸性能情況。實驗內(nèi)容測量不同正弦波、三角波、方波的光調(diào)制系統(tǒng)性能儀器設備主控&信號源，25號模塊；23號模塊；光纖跳線，連接線；雙蹤示波器實驗三時分復用光纖傳輸系統(tǒng)實驗要求了解和掌握光纖接入網(wǎng)時分復用及解復用原理和過程，了解和掌握PCM編譯碼原理和過程。實驗內(nèi)容搭建光時分復用及解復用傳輸系統(tǒng)，觀測數(shù)字信號和模擬信號在系統(tǒng)傳輸過程中波形及效果儀器設備主控&信號源，1號，2號，7號，13號，25號模塊；光纖跳線，連接線；雙蹤示波器六、教學方法本課程以“理論聯(lián)系實踐”為教學理念。為了提高教學質(zhì)量，增強學生的動手能力和綜合分析能力，采用理論教學與實驗訓練相結合的教學方式，達到使學生掌握光纖通信的基本理論和基本方法的教學目標。主要教學環(huán)節(jié)包括課堂教學、作業(yè)、實驗以及測試。課堂教學課堂教學以“互動式”方法為主導，在這一教學環(huán)節(jié)，學生以聽課為主，并參與討論，每次課程開始或課程中間進行提問，課后留有思考題。教師主要講授課程的基本概念、基本理論和基本方法。本課程涉及學科多，廣泛采用多媒體教學手段，注重提高課堂效率。作業(yè)和自學課堂上，教師會有針對性的提出作業(yè)要求。通過作業(yè)達到了加深理解、增強學生對光纖通信方法和技術的掌握，鞏固教學效果。同時，精選講課內(nèi)容，精講重點難點，安排學生自學易于理解的內(nèi)容，培養(yǎng)學生自主學習的意識和能力。實驗教學光纖通信是一門理論聯(lián)系實際的課程。為了加深學生對理論教學內(nèi)容的理解、訓練學生的動手能力和綜合分析能力。本課程配合理論學習，安排有8學時的實驗。實驗課要求學生在教師的指導下，能獨立完成相關實驗操作，分析實驗數(shù)據(jù)，獲取有效結論。七、考核與評價方式及標準考核標準與成績評定課程考核包括平時成績、測試成績兩個部分。平時成績：50%，包括作業(yè)和實驗。平時成績評價標準基本要求評價標準優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）掌握光纖通信的基本概概念非常清晰，能主要概念清晰。能夠基本概念基本清基本概念未掌念，主要的分析方法和處夠獨立地完成作獨立完成作業(yè)，能夠晰。作業(yè)大部分握。無法完成理方法，并能夠用于解決業(yè)，并能夠根據(jù)實在老師的指導下，采能獨立完成，只作業(yè)，基本不實際問題際的傳輸問題，采用光纖技術來解決具備初步的光纖具備使用光纖用光纖技術來解決問題技術解決問題的技術解決問題問題。能力。的能力。測試成績占50%，題型包括：選擇題、填空題、計算題、設計與應用等。測試內(nèi)容與要求基本要求評價標準比例（%）優(yōu)秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目掌握光纖通信的基掌握光纖通信的較好掌握光纖基本掌握光對光纖通信的標本概念及主要方基本概念和方法，通信的基本概纖通信的基基本概念和方1法，能夠針對光纖能夠查找資料獲念和方法，能夠本概念和方法掌握不到位，技術相關工程問得問題解決方案，查找一些資料法，能夠查找對實際問題無題，查找檢索相關并能夠通過所掌提出解決方案，一些資料提法提出方法或60文獻資料，獲得問握的知識，證明方但方案的合理出想法，但系想法題的解決方案，并案的合理性。性的證明有所統(tǒng)性方案的能夠證實解決方案欠缺提出有所欠的合理性。缺目掌握光纖通信傳輸掌握光纖通信傳基本掌握光纖初步掌握光對光纖通信傳標系統(tǒng)的相關技術，輸系統(tǒng)的相關技通信傳輸系統(tǒng)纖通信傳輸輸系統(tǒng)不清楚，2能夠通過輸出正確術，能夠通過輸出的相關技術，能系統(tǒng)的相關無法通過已知評估系統(tǒng)，并在設計中體現(xiàn)創(chuàng)新性。正確評估系統(tǒng)，并在設計中體現(xiàn)創(chuàng)夠通過輸出正確評估系統(tǒng)，并技術，能夠通過輸出正確數(shù)據(jù)評估系統(tǒng)40新性。在設計中體現(xiàn)評估系統(tǒng)。一定的創(chuàng)新性。課程目標達成評價《光纖通信》課程目標達成評價分析報告一、課程基本信息課程名稱光纖通信課程性質(zhì)專業(yè)課，選修學時學分32/2開課學期專業(yè)班級考核方式考查任課教師：評價人員：課程組長，命題教師，閱卷教師二、課程目標達成評估課程目標支撐指標點課程目標評價數(shù)據(jù)源評價依據(jù)分值平均分達成度值Ki評價方式畢業(yè)要求2.3能夠運用基本原理，借助文獻研究，分析通信網(wǎng)絡領域工程問題解決方案及過程的影響因素，獲得有效結論。目標1：掌握光纖通信的基本概念及主要方法，能夠針對通信網(wǎng)絡領域相關工程問題，查找檢索相關文獻資料，獲得問題的解決方案，并能夠證實解決方案的合理性測試：光纖通信的基本概念及主要方法（60分）T10=60試題構成說明T1=?1*0.5+?1*0.5?10?10=平時作業(yè)A10=100A1=畢業(yè)要求4.2能夠在通信系統(tǒng)的軟硬件模塊設計過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。目標2：掌握光纖通信系統(tǒng)性能指標與設計，構建合適的光纖通信系統(tǒng)