光纤通信电子教案Word下载.docx

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授课时数总64课时;

理论:

48课时;

实践:

16课时;

其他:

课时;

授课教师

授课时间2009年　至2010年　学年度　第　二　学期　

主要参考文献

1.张宝富等编《光纤通信》西安电子科技大学出版社2007年

2.[美]DjafarK.Mynbaev编《光纤通信技术》机械工业出版社2002年

3.吴彦文等编《光网络的生存性技术》北京邮电大学出版社2002年

4.刘增基等编《光纤通信》西安电子科技大学出版社2005年

教师备课纸　　　　　　　　　　　　　　第　1　次　　　　　　　　

课　　题　1、光纤通信概述　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

目的要求　1.了解光纤通信发展的历史　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　2.了解光纤通信的优点及应用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　3.掌握光纤通信系统的基本组成　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

4.了解光纤通信的发展现状及展望　

教学重点　1.光纤通信系统的一般组成　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　2.光端机、光纤链路的基本功能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

教学难点　光纤通信系统的组成与功能　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

教学课时　2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

教学方法　讲授法、演示法、讨论法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

教学内容和步骤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

《光纤通信》课程内容介绍、专业学习方法、参考资料介绍　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

第1章概论

第2章光纤和光缆

第3章通信用光器件

第4章光端机

第5章数字光纤通信系统

第6章模拟光纤通信系统

第7章光纤通信新技术

第8章光纤通信网络

1.1光纤通信的发展历史和现状

教师备课纸　　　　　　　　　　　　　　

1.1.1探索时期的光通信

中国古代用“烽火台”报警

欧洲旗语

望远镜，目视光通信

1880年，美国人贝尔发明了用“光电话”

1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器

1.1.2现代光纤通信

1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆的论文指出利用光纤进行信息传输，奠定了现代光通信基础。

1970年，美国康宁公司研制成功损耗20dB/km的石英光纤。

1976年，世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验成功。

光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：

第一阶段（1966~1976年），是基础研究到商业应用的开发时期。

第二阶段（1976~1986年），提高传输速率和增加传输距离的发展时期。

第三阶段（1986~1996年），全面深入、开展新技术研究的时期

1.1.3国内外光纤通信发展的现状

1.2光纤通信的优点和应用

1.2.1光纤通信的优点

1.容许频带很宽，传输容量很大；

2.损耗很小，中继距离很长且误码率很小；

3.重量轻、体积小；

4.抗电磁干扰性能好；

5.泄漏小，保密性能好；

6.节约金属材料，有利于资源合理使用。

1.2.2光纤通信的应用

光纤通信的各种应用可概括如下：

①通信网

②构成因特网的计算机局域网和广域网

③有线电视网；

工业电视系统；

自动控制系统

④综合业务光纤接入网

1.3光纤通信系统的基本组成

1.光发射机：

把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路（常简称为电/光或E/O转换）。

2.光纤线路：

把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。

3.光接收机：

把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号（常简称为光/电或O/E转换）。

1.4数字通信系统和模拟通信系统

1.4.1数字通信系统

优点：

1.抗干扰能力强，传输质量好。

2.可再生中继，传输距离长。

3.适用各种业务的传输，灵活性大。

4.数字通信系统易集成，易实现小型化、微型化。

缺点：

占用频带较宽，系统的频带利用率不高。

例如，一路模拟电话只占用4KHz的带宽，而一路数字电话要占用20~64KHz的带宽

1.4.2模拟通信系统

占用带宽较窄，电路简单、价格便宜。

作　　业光纤通信系统由哪几部分组成？

各自有什么主要功能？

　　　　　　　　　　　　　　　　教学总结光纤通信的入门课，采用多媒体辅助教学，多次举例引发学生思考，对比分析光通信的优势，授课浅显易懂，思路清晰，富有激情，旨在激发学生的学习兴趣，引导学生深入学习本课程。

教师备课纸　　　　　　　　　　　　　　第　2　次　　　　　　　　

课　　题　2.1~2.3、光纤结构和类型、几何光学及波动光学分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

目的要求　1.理解并掌握光纤的基本结构及相对折射率概念　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　2.掌握光纤的折射率分布特点及分类　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　3.光纤的几何光学分析方法及数值孔径的概念　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

4.突变型折射率光纤的波动光学分析方法　

教学重点　1.光纤折射率分布特点及分类方法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　2.光学分析的手段与相对折射率、数值孔径的概念及含义　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

教学难点　1.突变型折射率光纤的波动光学分析方法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　2.麦克斯韦波动方程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

教学方法　演示法、练习法、讲授法、探究法　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2.1光纤（OpticalFiber）的结构和类型

2.1.1光纤结构

相对折射率差Δ=（n1-n2）/n1

Δ越大，光束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量（速率）却越小。

2.1.2光纤类型

1.实用光纤的折射率分布及分类:

（a）突变型（阶跃型）折射率多模光纤（Step-IndexFiber,SIF）

（b）渐变型折射率多模光纤（Graded-IndexFiber,GIF）

（c）单模光纤（Single-ModeFiber,SMF）

2.典型特种单模光纤的折射率分布及分类：

（a）双包层光纤，折射率分布像W形，又称为W型光纤

（b）三角芯光纤，折射率分布呈三角形

（c）椭圆芯光纤，折射率分布呈椭圆形

2.2光纤传输原理

2.2.1几何光学分析方法

1.数值孔径（NumericalAperture,NA）：

光线进入光纤进行全反射的临界角θc的正弦值定义为数值孔径。

2.数值孔径NA的物理含义：

NA（或θc）越大，光纤接收光的能力越强，耦合效率越高；

NA越大，纤芯对光的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好；

NA越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量。

3.时间延迟差（脉冲展宽）：

2.2.2麦克斯韦方程与波动光学分析思路

麦克斯韦方程组：

电场分量的波动方程：

作　　业1.实用光纤分为哪几类？

单模光纤分为哪些类型？

　2.相对折射率及数值孔径的概念及含义？

两者有何联系？

教学总结本次授课初涉专业基础知识，用多媒体图片来演示光纤结构，分类法讲述光纤类型，推演法进行光学分析，授课层次清晰，重点突出、充分理论联系实际，积极设疑互动，强化学生学习效果。

教师备课纸　　　　　　　　　　　　　　第　3　次　　　　　　　　

课　　题　2.4~2.5、光纤的模式、光纤的色散及损耗　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

目的要求　1.了解光纤模式的概念及单模多模光纤的区别　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　2.理解并掌握光纤色散的定义、分类、描述方法及影响　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　3.光纤损耗的产生机理及分类　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

4.光纤的单模传输条件　

教学重点　1.光纤色散的产生机理及分类