光纤通信工程自学考试大纲.docx

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光纤通信工程自学考试大纲

光纤通信工程》（9126）自学考试大纲

一、课程性质与设置目的

（一）课程性质、地位和任务光纤通信工程是高等教育自学考试通信工程专业的一门重要专业课。

本课程的主要任务是，使学生通过对光纤光缆、光电子器件和光通信系统的学习，能掌握光纤通信系统中各部分的基本概念和工作原理及相关技术，了解现代光纤通信新技术的发展情况。

（二）本课程的基本要求

1.掌握光纤的导光机理及传输特性。

2.掌握光缆的结构及特性。

3.掌握半导体光源及半导体光电检测器的基本结构及工作原理。

4.掌握光端机的基本组成和各部件功能。

5.掌握光纤通信系统的组成及指标计算。

6.了解光缆线路工程实施方面的有关问题。

（三）本课程与相关课程的联系、分工本课程是高等教育自学考试通信工程专业的一门重要专业课。

要学好本课程，需具有“数字通信原理”“电磁场理论”等课程的基本知识。

二、课程内容与考核目标

第一章概论

（一）学习目的与要求要求学生了解光纤通信发展史、光纤通信的优点及应用、光纤通信的调制。

（二）课程内容

第一节光纤通信发展史

第二节光纤通信的优点及其应用

光纤通信的优点

第三节光纤通信的调制方式

多路通信的光纤通信系统与数字通信

（三）考核知识点

1.光纤通信的优点

2.光纤通信系统与数字通信的关系

（四）考核要求

1.光纤通信的优点，要求达到“识记”层次。

2.光纤通信系统与数字通信的关系，要求达到“识记”层次。

第二章光纤及其特性

（一）学习目的与要求要求学生了解光纤结构成分和分类，理解光纤的导光机理，掌握光纤的色散、机械和温度等特性，掌握单模光纤传输条件和参数。

（二）课程内容

第一节概述

光纤的结构和种类光纤导光机理光纤的衰减

第二节数值孔径和射线在光纤中的传播路径

各种射线的数值孔径及相互间的关系子午射线在多模渐变光纤中传播

第三节光纤传输的波动理论

第四节光纤的色散和带宽

色散的概念渐变光纤中的群时延和脉冲展宽光纤带宽与脉冲展宽的关系光纤中的模耦合和模功率稳态分布光纤链路的带宽

第五节光纤的机械特性和温度特性

第六节单模光纤及其参数

单模传输条件单模光纤的参数

（3）考核知识点

1.光纤的结构及原理

2.数值孔径和射线在光纤中的传播路径

3.光纤的色散和带宽

4.光纤的机械特性和温度特性

5.单模光纤及其参数

（4）考核要求

1.光纤的结构和原理

（1）光纤的结构和种类，要求达到“识记”层次。

（2）光纤的导光机理、子午光线在多模突变光纤和多模渐变型光纤中传播机理，要求达到“领会”层次。

（3）光纤衰减特性和衰减产生的原因，要求达到“识记”层次。

2.数值孔径和射线在光纤中传播路径

（1）数值孔径的基本概念，要求达到“识记”层次。

（2）光纤中射线的传播，要求达到“领会”层次。

3.光纤的色散和带宽

（1）色散的概念，要求达到“识记”层次。

（2）渐变光纤中的群时延和脉冲展宽，要求达到“领会”层次。

（3）光纤带宽与光纤链路带宽，要求达到“领会”层次。

4.光纤的机械特性和温度特性

（1）光纤的机械特性，要求达到“识记”层次。

（2）光纤的温度特性，要求达到“识记”层次。

5.单模光纤及其参数

（1）单模光纤的概念及特性，要求达到“识记”层次。

（2）单模光纤的传输条件，要求达到“领会”层次。

（3）单模光纤的参数，要求达到“领会”层次。

第三章光纤制造工艺

（一）学习目的与要求要求学生能了解石英光纤制造过程及工艺要求。

（二）课程内容

第一节概述

光纤制造过程简介

第二节光纤预制棒的熔练工艺

管内化学汽相沉积法等离子体激活化学汽相沉积法管外化学汽相沉积法多组分玻璃法

第三节光纤的拉制工艺

管棒法拉制工艺双坩埚法拉制工艺

第四节光纤的一次涂覆和套塑工艺

涂覆工艺光纤的套朔工艺

第五节光纤材料及其提纯

试制的提纯工艺光纤用的石英包皮管的技术要求

（三）说明：

这部分内容，只要求学生通过阅读教材，了解相关的课程内容，不作考核要求。

第四章光缆

（一）学习目的与要求要求学生了解光缆结构和特性，掌握光缆的基本设计原则。

（二）课程内容

第一节概述

第二节光缆结构

光缆的基本结构、种类和特点

第三节光缆的温度特性

被覆光纤的温度特性光缆的温度特性

（3）考核知识点

1.石英光纤的主要特点和光缆基本设计原则

2.光缆结构

3.光缆的温度特性

（4）考核要求

1.石英光纤的主要特点和光缆基本设计原则

（1）石英光纤的主要特点，要求达到“识记”层次。

（2）光缆设计的基本原则，要求达到“简单应用”层次。

2.光缆结构

（1）光缆的基本结构，要求达到“识记”层次。

（2）光缆的种类与特点，要求达到“识记”层次。

3.光缆的温度特性

（1）被覆光纤的温度特性，要求达到“识记”层次。

（2）光缆的温度特性，要求达到“识记”层次。

第五章光纤光缆的测量

（1）学习目的与要求要求学生了解光纤光缆测量的必要性，了解光纤光缆最基本的需测量的特性以及测量的方法。

（2）课程内容

衰减测量的必要性

衰减测量的三种主要方法

第一节衰减和衰减谱的测量

第二节带宽的测量

带宽测量的意义用时域法和频域法测量带宽

第三节折射率分布的测量

折射率分布测量的意义折射率分布测量的主要方法

第四节数值孔径的测量

数值孔径测量的意义数值孔径的测量方法

（三）说明：

这部分内容，只要求学生通过阅读教材，了解相关的课程内容，不作考核要求。

第六章光源

（一）学习目的与要求要求学生理解光纤系统中光源的条件，深刻理解半导体发光的机理，了解半导体光源的制作工艺，掌握发光二极管和半导体激光器的工作原理和特性。

（二）课程内容

第一节概述

光纤通信系统中光源的条件常用半导体光源的种类和特点

第二节电注入半导体发光

半导体的能带与光跃迁半导体发光二极管和半导体激光器的发光机理

第三节半导体光源的制作

发光二极管分类与结构

半导体发光二极管的工作特性

制作半导体光源的主要工艺环节

第四节半导体发光二极管

第五节半导体激光器

阈值电流输出光谱转换效率调制特性噪声特性

第六节半导体光源与光纤的耦合

发光二极管与光纤耦合方式半导体激光器与光纤的耦合方式

（三）考核知识点

1.光纤通信系统中光源的条件

2.电注入半导体发体发光的基本知识

3.半导体光源的制作

4.半导体发光二极管

5.半导体激光器

6.半导体光源与光纤的耦合

（四）考核要求

1．光纤通信系统中光源的条件

（1）光纤通信系统中光源的条件，要求达到“领会”层次。

（2）常用半导体光源的种类与特点，要求达到“简单应用”层次。

2．电注入半导体发光的基本知识

（1）半导体的能带与光跃迁的机理，要求达到“领会”层次。

（2）半导体发光二极管和半导体激光器的发光机理，要求达到“领会”层次。

3．半导体光源制作主要工艺流程，要求达到“识记”层次。

4．半导体发光二极管

（1）半导体发光二极管的结构，要求达到“领会”层次。

（2）半导体发光二极管的工作特性，要求达到“简单应用”层次。

5．半导体激光器

（1）半导体激光器的结构，要求达到“领会”层次。

（2）半导体激光器的工作特性，要求达到“简单应用”层次。

6.半导体光源光纤的耦合半导体光源与光纤的耦合方式及耦合效率，要求达到“领会”层次。

第七章光检测器

（一）学习目的与要求

--

要求学生理解光纤通信系统对检测器件的基本要求和常用光检测器种类，深刻理解

光电二极管和雪崩二极

光纤通信用光检测器

PIN光电二极管和雪崩光电二极管的结构、工作原理，掌握PIN管的主要性能。

（2）课程内容

第一节概述

光纤通信系统对检测器件的基本要求半导体的光电效应的基本参数

第二节光电二极管

光电二极管结构PIN光电二极管的基本特性参数

第三节雪崩光电二极管

雪崩增益机构雪崩光电二极管的结构与性能

（3）考核知识点

1.光纤通信系统对检测器件的基本要求

2.半导体的光电效应

3.光纤通信用光检测器的基本参数

4.光电二极管

5.雪崩光电二极管

（4）考核要求

1.光纤通信系统对检测器件的基本要求，要求达到“识记”层次。

2.半导体的光电效应，要求达到“领会”层次。

3.光纤通信用光检测器的基本参数

（1）量子效应及其光谱分布，要求达到“领会”层次。

（2）噪声及最小可检测光功率，要求达到“领会”层次。

（3）响应时间的基本概念，要求达到“领会”层次。

4.光电二极管

（1）光电二极管的结构，要求达到“领会”层次。

（2）PIN光电二极管的基本特性参数，要求达到“领会”层次。

5.雪崩光电二极管

（1）雪崩增益机构，要求达到“领会”层次。

（2）雪崩光电二极管的结构与性能，要求达到“领会”层次。

第八章光发送机

（1）学习目的与要求要求学生了解光发送机的组成，掌握光发送机的技术要求，理解光源器件工作的调制、驱动电路的工作原理。

（2）课程内容

第一节概述

光发送机的组成光发送机的技术要求

第二节光源器件的驱动和光功率控制

LED驱动电路LD驱动电路和光功率控制

第三节发送光功率的监测和控制

光功率监测的原理及方法光源的功率控制

第四节光源的保护

光源保护的两种方式及基本原理

（3）考核知识点

1.光发送机组成及技术要求

2.光源器件的驱动和光功率控制

3.发送光功率的监测和控制

4.光源的保护

（4）考核要求

1.光发送机组成及技术要求

（1）光发送机的组成，要求达到“识记”层次。

（2）光发送机的技术要求，要求达到“领会”层次。

2.光源器件的驱动和光功率控制

（1）LED驱动电路的基本要求及基本原理，要求达到“领会”层次。

（2）LD驱动电路基本原理及光功率控制，要求达到“领会”层次。

3.发送光功率的监测和控制

（1）光功率监测的原理及方法，要求达到“识记”层次。

（2）光源的功率控制方法，要求达到“识记”层次。

4.光源的保护

（1）光源的过流保护，要求达到“领会”层次。

（2）光源的温度制度，要求达到“领会”层次。

第九章数字光接收机

（1）学习目的与要求要求学生理解数字光接收机基本组成及各部分主要功能，理解数字光接收机噪声产生的原理，掌握PIN光接收机灵敏度、误码率，以及APD光接收机灵敏度和最佳倍增的计算。

（2）课程内容

第一节概述

数字光接收机方框图光接收机各组成部分的作用

第二节电子线路的考虑

偏量电路耦合电路

第三节数字光接收机的噪声

光检测噪声接收放大器噪声

第四节PIN光接收机的灵敏度和误码率的计算

光接收机的灵敏度的概念PIN光接收机灵敏度和误码率的计算

第五节APD光接收机的误码率计算

第六节APD光接收机的灵敏度和最佳倍增

（3）考核知识点

1.数字光接收机方框图

2.光接收机各组成部分的作用

3.数字光接收机的噪声

4.PIN光接收机的灵敏度和误码率的计算

5.APD光接收机误码率的计算

6.APD光接收机的灵敏度和最佳倍增

（4）考核要求

1.数字光接收机方框图，要求达到“识记”层次。

2.光接收机各组成部分的作用，要求达到“领会”层次。

3.数字光接收机的噪声

（1）光检测噪声中PIN管的光噪声的大小和平均功率，要求达到“领会”层次。

（2）APD雪崩光电二极管的倍增噪声的概念与功率，要求达到“领会”层次。

（3）接收放大器噪声，要求达到“领会”层次。

4.PIN光接收机的灵敏度和误码率的计算

（1）光接收机的灵敏度的概念，要求达到“识记”层次。

（2）灵敏度和误码率的计算，要求达到“简单应用”层次。

5.APD光接收机误码率的计算，要求达到“简单应用”层次。

6.APD光接收机的灵敏度和最佳倍增，要求达到“简单应用”层次。

第十章线路码型

（1）学习目的与要求要求学生了解线路码型选择的要求，掌握光纤通信常用线路码型的种类和特点，理解编译码器的工作过程，掌握误码检测方法和线路码型的参数和性能。

课程内容

第一节概述

线路码型的选择应满足的要求

第二节光纤通信常用线路码型

mBnB码扰码附加奇偶位码mB1C码差分mB1M码

第三节编译码器

变换器和反变换器

频率变换

组同步

第四节误码检测方法

业务中止误码检测不中断业务的误码检测

第五节线路码型参数和性能比较

线路码型的主要参数线路码型的性能

（三）考核知识点

1.线路码型的选择应满足的要求

2.光纤通信常用线路码型

3.编译码器

4.误码检测方法

5.线路码型参数和性能比较

（4）考核要求

1.线路码型的选择应满足的要求，要求达到“识记”层次。

2.光纤通信常用线路码型

（1）mBnB码的特点及形式，要求达到“领会”层次。

（2）扰码的特点，要求达到“识记”层次。

（3）附加奇偶位码的特点及形式，要求达到“识记”层次。

（4）mB1C码的特点及形式，要求达到“识记”层次。

（5）差分mB1M码的特点，要求达到“识记”层次。

3.编译码器

（1）变换器与反变换器的常用方法，要求达到“领会”层次。

（2）频率变换的方法，要求达到“领会”层次。

（3）组同步的方法，要求达到“领会”层次。

4.误码检测方法

（1）业务中止误码检测方框图，要求达到“识记”层次。

（2）不中断业务的误码检测方法，要求达到“识记”层次。

5.线路码型参数和性能比较

（1）线路码型的主要参数，要求达到“识记”层次。

（2）线路码的性能，要求达到“识记”层次。

第十一章数字光纤传输系统的估算

（1）学习目的与要求要求学生理解光纤传输系统传输距离和系统富余度的概念，掌握光纤线路的传输特性及系统传输距离与光纤带宽的关系，了解光纤接续损耗的原因及接续耗损指标的确定。

（2）课程内容

第一节传输距离的估算和系统富余度

传输距离的概念与估算系统富余度的概念与确定

第二节光纤线路的传输特性

光纤线路的色散光纤线路的带宽光纤线路带宽与长度的关系光纤的冲击响应

第三节系统传输距离与光纤带宽的关系

第四节光纤线路的接续损耗指标的确定

光纤的接续损耗产生的原因接续损耗指标的确定

（3）考核知识点

1.传输距离的概念与估算

2.系统富余度

3.光纤线路的传输特性

4.系统传输距离与光纤带宽的关系

5.光纤线路的接续

（4）考核要求

1.传输距离的概念与估算，要求达到“简单应用”层次。

2.系统富余度的概念与确定，要求达到“简单应用”的层次。

3.光纤线路的传输特性

（1）光纤线路色散产生的原因及计算，要求达到“简单应用”层次。

（2）光纤线路的带宽特性，要求达到“领会”层次。

（3）光纤线路带宽与长度的关系，要求达到“领会”层次。

（4）光纤的冲击响应，要求达到“领会”层次。

4.系统传输距离和光纤带宽的关系，要求达到“简单应用”层次。

5.光纤线路的接续

（1）光纤接续损耗产生的原因，要求达到“识记”层次。

（2）确定接续损耗的指标，要求达到“领会”层次。

第十二章实用化系统

（一）学习目的与要求要求学生了解实用化光通信系统，其中包括CCITT关于光纤数字线路系统的建议和数字系统的接口建议、维护告警系统和公务系统、远距离供电和遥信系统和机架结构。

（二）课程内容

第一节概述

光缆通信已进入实用化阶段

第二节CCITT关于光纤数字线路系统的建议

光纤系统参数

第三节CCITT关于数字系统的接口建议

第四节维护告警系统和公务系统

第五节远距离供电和遥信系统

第六节机架结构

（三）说明：

这部分课程内容，学生自己阅读教材，了解相关内容，不作考核要求。

第十三章光缆线路工程实施

（一）学习目的与要求要求学生掌握光纤和光缆的接续方法，了解现场施工时，对光缆线路进行测试的内容，掌握光缆线路维护的内容和维护设备与方法。

光纤的接续方法

光缆的接续方法

二）课程内容

第一节光纤和光缆的接续

第二节光缆敷设

光缆的敷设的过程

第三节光缆线路测试

光缆线路测试内容

第四节光缆线路的维护

维护设备与方法

光缆线路维护的内容（三）考核知识点

1.光纤和光缆的接续

2.光缆敷设

3.光缆线路测试

4.光缆线路的维护

（四）考核要求

1.光纤和光缆的接续方法，要求达到“识记”层次。

2.光缆敷设的过程，要求达到“识记”层次。

3.光缆线路测试内容，要求达到“识记”层次。

4.光缆线路维护的内容，要求达到“识记”层次。

5.光缆线路维护用的主要仪表、设备，要求达到“识记”层次。

第十四章其它光纤通信系统的应用

不作学习和考核要求。

第十五章光纤通信系统的展望

不作学习和考核要求。

三、关于大纲的说明与考核实施要求

（一）自学考试大纲的目的和作用课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。

其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。

课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。

因此，它是编写自学考试教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。

二）课程自学考试大纲与教材的关系

课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展和发挥。

本大纲与教材所体现的课程内容一致；大纲里面的课程内容和考核知识点与教材里面相关内容一致。

反过来教材里有的内容，大纲里就不一定体现。

（三）关于自学教材与主要参考书

光纤通信原理

编者：

张金菊出版社：

中国人民大学出版社

1.教材：

光纤通信工程编者：

赵梓森出版社：

人民邮电出版社

2.参考书：

光纤通信编者：

刘增基等出版社：

西安电子科技大学出版社

（四）关于自学要求和自学方法的指导

本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。

课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。

基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。

因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。

在自学要求中，对各部分内容掌握程度的要求由低到高依次为：

了解、理解、掌握。

为了使学生能够更好地适应自学，达到预期效果，希望学生在自学过程中注意以下几点：

1.在阅读某一章教材之前，应仔细阅读大纲中这一章的自学要求，考核要求，以便在阅读教材时做到心中有数。

2.在自学过程中，要注意基本概念、基本原理的理解和基本方法的掌握。

（五）对社会助学的要求

1.应熟知考试大纲对课程所提出的总的要求和各章的知识点。

2.应掌握各知识点要求达到的层次，并深刻理解各知识点的考核要求。

3.辅导时，应注意联系实际，对学生的学习进行指导。

4.注意引导学生注重基本概念、基本原理、基本方法的掌握。

5.注意培养学生的自学能力，引导学生学会独立学习、独立思考，解决问题。

（六）对考核内容和考核目标的说明

1.本课程要求考生学习和掌握的知识点内容都作为考核的内容。

课程中各章的内容均由若干知识点组成，在自学考试中成为考核知识点。

因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的方式给出的。

由于各知识点在课程中地位、作用以及知识自身的特点不同，自学考试将对各知识点分别按四个认知（或叫能力）层次确定其考核要求。

2.四个能力层次由低到高依次是：

识记、领会、简单应用、综合应用。

识记：

要求考生能够对大纲中的知识点，如定义、定理、公式、性质、法则等有清晰准确的认识，并能做出正确的判断和选择。

领会：

要求考生能够对大纲中的概念、定理、公式、法则等有一定的解释，清楚它与有关知识点的联系与区别，并能做出正确的表述和解释。

简单应用：

要求考生能够运用本大纲中各部分的少数几个知识点，解决简单的计算、证明或应用问题。

综合应用：

要求考生对大纲中的概念、定理、公式、法则熟悉和理解的基础上，会运用多个知识点，分析、计算或推导解决稍复杂的一些问题。

（七）关于考试命题的若干规定：

1.考试方式为闭卷，笔试，考试时间为150分钟，评分采用百分制，60分及格，考试时允许带钢笔、铅笔、直尺、橡皮、计算器。

2.本大纲各章所规定的基本要求、知识点及知识点下的知识细目，都属于考核的内容。

考试命题覆盖到章，并适当考虑课程重点、章节重点，加大重点内容的覆盖度。

3.命题不应有超出大纲中考核知识点范围的题，考核目标不得高于大纲中所规定的相应的最高能力层次要求。

命题应着重考核自学者对基本概念、基本知识和基本理论是否了解或掌握，对基本方法是否会用或熟练。

不应出与基本要求不符的偏题或怪题。

4.本课程在试卷中对各能力层次要求的分数比例大致为：

识记占20%，领会占30%，简单应用占30%，综合应用占20%。

5.试题难度可分为：

易、较易、较难和难四个等级，每份试卷中不同难度试题分数比例一般为：

2：

3：

3：

2。

6.主要题型一般有：

单项选择题、多项选择题、填空题、名词解释题、简答题、计算题等。

附录题型举例

、单项选择题

对于多模阶跃型光纤，占主要地位的色散是

A、模式色散B、材料色散

二、多项选择题

数字光接收机的噪声来源于

A、光检测噪声

C、发射机噪声

C、波导色散D、

波长色散

B、放大器噪声

D、传输介质产生的噪声

三、填空题

常用的半导体光检测器是和四、名词解释题

光纤的数值孔径五、简答题在数字光纤通信系统中，选择传输码型应考虑的主要问题是什么?

六、计算题：

已知数字光纤传输系统的参数如下：

发射光功率：

St=0dm

光纤衰减af=3dB/km

光纤接头损耗：

as=0.3dB/个

系统富余度：

ME=9dB

（个/km）

码率为139.264Mb/s

接收机灵敏度：

Sr=-48dbm（；「/T=0.3）估接头损耗：

ac=2xi.5dB

光纤带宽：

fc=600MHzkm（=0.75）线路富余度：

Mc=0.5dB/km

试计算传输距离受光纤带宽的限制为多少?