《光通信技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《光通信技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：04510643課程性質(zhì)：專業(yè)方向課適合專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)先修課程：模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理開設(shè)學(xué)期：第六學(xué)期考核方式：閉卷考試總學(xué)時(shí)數(shù)：54學(xué)分：3（一）課程教學(xué)目標(biāo)本課程的教學(xué)目標(biāo)在于進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)光纖通信技術(shù)相關(guān)知識(shí)的掌握程度，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用光學(xué)知識(shí)的能力。通過學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)在分析問題與解決問題的能力及實(shí)踐技能方面有所提高，能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)分析解決一些通信光學(xué)問題，為適應(yīng)信息科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展及在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的深入學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（二）課程的目的與任務(wù)本課程是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門限制性選修課，本課程的任務(wù)是使學(xué)生在光通信方面具有一定的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握光纖通信系統(tǒng)的組成、特性、應(yīng)用及發(fā)展方向，使該專業(yè)畢業(yè)生在工作中具有利用光纖通信技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品和解決實(shí)際問題的基本能力。。（三）理論教學(xué)的基本要求通過《光通信技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生提出如下要求：了解光通信系統(tǒng)的發(fā)展，掌握光纖通信系統(tǒng)的基本組成；理解光纖的傳輸原理和特性，光纖特性的測(cè)量方法；掌握光源、光檢測(cè)器和光無源器件的類型、原理和性質(zhì)，并能根據(jù)實(shí)際工程需要選擇合適的器件。了解光端機(jī)（光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)）的組成和特性；了解數(shù)字光纖通信系統(tǒng)和模擬光纖通信系統(tǒng)；理解光纖通信的若干新技術(shù)，光纖通信網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)與使用光纖通信技術(shù)和設(shè)備打下基礎(chǔ)。實(shí)踐教學(xué)要求（包括但不限于以下內(nèi)容）無（五）教學(xué)學(xué)時(shí)分配數(shù)章次各章名稱總學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)分配講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)課外小計(jì)第一章概論666第二章通信用光源888第三章光通信信道888第四章光檢測(cè)器與光放大器101010第五章光學(xué)網(wǎng)絡(luò)器件666第六章光纖通信系統(tǒng)666第七章光通信新技術(shù)444第十章空間光通信的光學(xué)系統(tǒng)666總計(jì)545454（六）大綱內(nèi)容第一章概論教學(xué)目的：要求學(xué)生了解光通信的發(fā)展歷史，以及光纖通信系統(tǒng)和空間光通信系統(tǒng)，掌握空間光通信關(guān)鍵技術(shù)。教學(xué)要求：1.了解光通信的發(fā)展歷史及發(fā)展現(xiàn)狀。2.了解光纖通信系統(tǒng)的組成及優(yōu)點(diǎn)3.了解空間光通信的組成及應(yīng)用領(lǐng)域。4.掌握空間光通信關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)內(nèi)容：1.1光通信的發(fā)展1.2光纖通信系統(tǒng)1.3空間光通信系統(tǒng)1.4空間光通信關(guān)鍵技術(shù)1.5通信鏈路分析教學(xué)提示：為加深對(duì)概念的理解可多結(jié)合實(shí)例說明。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：掌握光纖通信系統(tǒng)和空間光通信系統(tǒng)的概念和組成。難點(diǎn)：空間光通信關(guān)鍵技術(shù)。學(xué)法指導(dǎo)：結(jié)合實(shí)例說明。作業(yè)：針對(duì)各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)可布置6～10題。小結(jié)：本章引入了光通信技術(shù)的相關(guān)概念，是全書的基礎(chǔ)內(nèi)容。授課方式：講授第二章通信用光源教學(xué)目的：要求學(xué)生掌握通信用光源的概念，種類及其物理機(jī)制。教學(xué)要求：1.掌握光源性能的基本要求與類型。2.掌握半導(dǎo)體激光器的工作原理和工作特性。3.了解發(fā)光二極管的發(fā)光原理和應(yīng)用領(lǐng)域。教學(xué)內(nèi)容：2.1光源性能的基本要求與類型2.2半導(dǎo)體光源2.3半導(dǎo)體激光器的工作原理2.4半導(dǎo)體激光器工作特性2.5其他激光器2.6發(fā)光二極管2.7光源與光纖的耦合2.8半導(dǎo)體光源在系統(tǒng)中的應(yīng)用教學(xué)提示：本章介紹了多種通信用光源，根據(jù)使用環(huán)境以及用途不同選擇合適的信號(hào)光源。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：光源性能的基本要求與類型，半導(dǎo)體激光器的工作原理和工作特性。難點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器的工作原理和工作特性。學(xué)法指導(dǎo)：從pn結(jié)的性質(zhì)出發(fā)解釋半導(dǎo)體激光器的工作原理。作業(yè)：針對(duì)各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)可布置5～8題。小結(jié)：本章講解通信用光源的基本要求與類型，并著重講解了半導(dǎo)體激光器的工作原理和工作特性以及發(fā)光二極管的發(fā)光性質(zhì)。授課方式：講授第三章光通信信道教學(xué)目的：要求學(xué)生掌握光纖的結(jié)構(gòu)與類型，光在光纖中的傳輸性質(zhì)以及光纖傳輸?shù)幕咎匦?，了解大氣吸收和散射、大氣湍流、云層和海水?duì)空間光通信的影響。教學(xué)要求：1.掌握光纖的結(jié)構(gòu)與類型。2.掌握光在光纖中的傳輸?shù)幕驹砑盎咎匦浴?.了解大氣吸收和散射、大氣湍流、云層和海水對(duì)空間光通信的影響。教學(xué)內(nèi)容：3.1光纖的結(jié)構(gòu)與類型3.2光在光纖中的傳輸3.3光纖傳輸?shù)幕咎匦?.4光纜3.5光纖特性的測(cè)量3.6大氣吸收和散射對(duì)空間光通信的影響3.7大氣湍流對(duì)光通信的影響3.8云層影響3.9氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)3.10海水光學(xué)信道教學(xué)提示：本章注重光纖通信的原理以及光纖傳輸?shù)幕咎匦?。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：光纖的結(jié)構(gòu)與類型，光纖的導(dǎo)波機(jī)制，光纖傳輸?shù)幕咎匦?。難點(diǎn)：光纖的導(dǎo)波機(jī)制學(xué)法指導(dǎo)：熟記折射率階躍光纖的導(dǎo)波機(jī)制和近場(chǎng)分布，并依此理解其他不同類型的光纖導(dǎo)波機(jī)制。作業(yè)：針對(duì)各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)可布置5～8題。小結(jié)：本章講解光纖的結(jié)構(gòu)與類型，光纖的導(dǎo)波機(jī)制，光纖傳輸?shù)幕咎匦砸约安煌h(huán)境對(duì)空間光通信的影響。。授課方式：講授第四章光檢測(cè)器與光放大器教學(xué)目的：要求學(xué)生了解光檢測(cè)器的工作機(jī)理與類型，掌握摻鉺光纖放大器和摻鐠光纖放大器的物理機(jī)理和應(yīng)用。教學(xué)要求：1.了解光檢測(cè)器的工作機(jī)理與類型。2.了解光放大器的分類與指標(biāo)。3.掌握摻鉺和摻鐠光纖放大器的物理機(jī)制。4.了解半導(dǎo)體光放大器和拉曼光纖放大器。教學(xué)內(nèi)容：4.1光檢測(cè)器的工作機(jī)理與類型4.2光放大器的分類與指標(biāo)4.3摻鉺光纖放大器4.4寬帶摻鉺光纖放大器的最新進(jìn)展4.5摻鐠光纖放大器4.6半導(dǎo)體光放大器4.7拉曼光纖放大器教學(xué)提示：本章主要是光放大器的基本類型，注重不同稀土元素對(duì)光纖放大器的不同影響。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：光放大器的分類與指標(biāo)，摻鉺、摻鐠光纖放大器的物理機(jī)制難點(diǎn)：摻鉺、摻鐠光纖放大器的物理機(jī)制。作業(yè)：多練習(xí)，可布置10～20題。小結(jié)：本章講述了光檢測(cè)器的工作機(jī)理與類型，光放大器的分類與指標(biāo)尤其是摻鉺、摻鐠光纖放大器的物理機(jī)制及其應(yīng)用。授課方式：講授第五章光學(xué)網(wǎng)絡(luò)器件教學(xué)目的：要求學(xué)生掌握光纖連接器和接頭的種類，以及光耦合器、光隔離器和光環(huán)行器、光調(diào)制器、光開關(guān)以及光濾波器等光學(xué)基本元器件的基本概念和基本原理。教學(xué)要求：1.掌握光纖連接器和接頭的種類。2.了解光耦合器的物理機(jī)理和應(yīng)用領(lǐng)域。3.了解光隔離器和光環(huán)行器的物理機(jī)理和作用。4.了解光開關(guān)、光濾波器和波長變換器的作用。教學(xué)內(nèi)容：5.1光纖連接器和接頭5.2光耦合器5.3光隔離器和光環(huán)行器5.4光調(diào)制器5.5光開關(guān)5.6光濾波器5.7波長變換器教學(xué)提示：不同元器件對(duì)于光場(chǎng)的強(qiáng)度、偏振、相位等自由度具有不同的影響。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：光耦合器，光隔離器和光環(huán)行器，光調(diào)制器和光開關(guān)的機(jī)制和作用。難點(diǎn)：光耦合器、光調(diào)制器和光開關(guān)的物理機(jī)制。作業(yè)：多練習(xí)，可布置8～15題。小結(jié)：本章介紹了光耦合器、光隔離器和光環(huán)行器、光調(diào)制器、光開關(guān)以及光濾波器等各種光學(xué)元器件的物理機(jī)制和性能。授課方式：講授第六章光纖通信系統(tǒng)教學(xué)目的：要求學(xué)生了解光纖通信常用線路編碼，掌握模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。教學(xué)要求：1.了解光纖通信常用線路編碼。2.掌握模擬光纖通信系統(tǒng)的調(diào)制方式以及載波復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)。3.掌握數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中的準(zhǔn)同步數(shù)字分級(jí)結(jié)構(gòu)和同步數(shù)字分級(jí)結(jié)構(gòu)。教學(xué)內(nèi)容：6.1光纖通信常用線路編碼6.2模擬光纖通信系統(tǒng)6.3數(shù)字光纖通信系統(tǒng)教學(xué)提示：根據(jù)數(shù)字電路和模擬電路的基礎(chǔ)類比學(xué)習(xí)模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：光纖通信常用線路編碼，模擬光纖通信系統(tǒng)調(diào)制方式，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的基本原理。難點(diǎn)：模擬光纖通信系統(tǒng)調(diào)制方式，數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的基本原理學(xué)法指導(dǎo)：類比數(shù)字電路和模擬電路學(xué)習(xí)。作業(yè)：3～6題。小結(jié)：本章講述了光纖通信常用線路編碼以及模擬光纖通信系統(tǒng)和數(shù)字光纖通信系統(tǒng)。授課方式：講授第七章光通信新技術(shù)教學(xué)目的：要求學(xué)生了解掌握光時(shí)分復(fù)用技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)，光交換技術(shù)，光孤子通信等幾種光通信的新技術(shù)。教學(xué)要求：1．掌握光時(shí)分復(fù)用技術(shù)和光波分復(fù)用技術(shù)的基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域。2．了解光交換技術(shù)、光孤子通信和光接入網(wǎng)的基本概念和基本物理原理。教學(xué)內(nèi)容：7.1光時(shí)分復(fù)用技術(shù)7.2光波分復(fù)用技術(shù)7.3光交換技術(shù)7.4光孤子通信7.5光接入網(wǎng)教學(xué)提示：根據(jù)實(shí)際工程需要來講解應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：光時(shí)分復(fù)用技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)和光孤子通信的基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域。難點(diǎn)：光時(shí)分復(fù)用技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)的物理原理。學(xué)法指導(dǎo)：根據(jù)需求導(dǎo)向，理論聯(lián)系實(shí)際。作業(yè)：針對(duì)各相關(guān)知識(shí)點(diǎn)可布置3～6題。小結(jié)：本章講述了光時(shí)分復(fù)用技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)，光交換技術(shù)，光孤子通信等幾種光通信的新技術(shù)。授課方式：講授第十章空間光通信的光學(xué)系統(tǒng)教學(xué)目的：要求學(xué)生掌握空間光通信系統(tǒng)的基本組成部分及結(jié)構(gòu)方式。教學(xué)要求：1．

了解激光器在空間光通信中的作用。2．

了解空間光通信中探測(cè)器的種類。3．

了解空間光通信過程中中激光通信的波長選擇條件。4.了解空間光通信中材料的選擇方法教學(xué)內(nèi)容：10.1激光器10.2探測(cè)器10.3激光通信的波長選擇10.4回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及方式10.5分光方式10.6望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)形式10.7材料選擇教學(xué)提示：根據(jù)不同元器件的作用有機(jī)結(jié)合成統(tǒng)一的空間光通信系統(tǒng)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：重點(diǎn)：激光器，探測(cè)器，激光通信的波長選擇，回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)及方式和材料選擇方式。難點(diǎn)：回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的基本概念和方式。學(xué)法指導(dǎo)：根據(jù)工程研究目的來自主選擇元器件以及元器件的使用條件和參數(shù)。作業(yè)：5～10題。小結(jié)：本章講述了空間光通信系統(tǒng)的基本組成部分及結(jié)構(gòu)方式重點(diǎn)簡(jiǎn)述了回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和激光器、探測(cè)器以及傳輸材料的選擇方法。授課方式：講授（七）課程有關(guān)說明制定“光通信技術(shù)”課程的教學(xué)大綱是為了使教師和學(xué)生在教與學(xué)的過程中共同建立明確的目標(biāo)和要求，并為提高教學(xué)質(zhì)量提供了依據(jù)。在學(xué)習(xí)本課程之前應(yīng)已學(xué)過大學(xué)物理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理的相關(guān)知識(shí)，通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握光纖通信系統(tǒng)和空間光通信系統(tǒng)的基本概念；通信用光源的發(fā)光機(jī)理、工作原理及主要特性；光通信信道；光探測(cè)器與光放大器的工作機(jī)理和類型；光學(xué)網(wǎng)絡(luò)器件的類型、原理和主要特性；光纖通信系統(tǒng)組成、性能參數(shù)和設(shè)計(jì)；光時(shí)分復(fù)用技術(shù)、光波分復(fù)用技術(shù)、光交換技術(shù)、光孤子通信、光接入網(wǎng)等光通信新技術(shù)以及空間光通信的光學(xué)系統(tǒng)，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在教學(xué)方法上，應(yīng)將課堂教學(xué)、課堂討論、多媒體課件有機(jī)地結(jié)合起來，并充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率。本課程成績(jī)根據(jù)平時(shí)上課情況以及作業(yè)、實(shí)驗(yàn)和期末考試進(jìn)行評(píng)定，課程成績(jī)以百分制計(jì)算，分配比例如下：期末考試成績(jī)占70%，平時(shí)成績(jī)占30%。期末考試采用閉卷考試方式。（八）主要教學(xué)方法與媒體要求本課程理論授課采用傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體相結(jié)合的方式教學(xué)。（九）使用教材及主要參考書使用教材：韓太林：《光通信技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2011年。主要參考書：［1］張寶富著，光纖通信（第三版）［Ｍ］．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2015.1［2］劉增基，周洋溢，胡遼林，等著，光纖通信（第二版）［Ｍ］．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.12［3