光纤通信电子教案要点Word文档下载推荐.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