光纤通信原理与技术课程教学大纲说课材料.docx
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光纤通信原理与技术课程教学大纲说课材料
《光纤通信原理与技术》课程教学大纲
英文名称：
Fiber Communication PrincipleanditsApplication
学时：
51学分：
3
开课学期：
第7学期
一、课程性质与任务
通过讲授光纤通信技术的基础知识，使学生了解掌握光纤通信的基本特点，学习光纤通信系统的三个重要组成部分：
光源（光发射机）、光纤（光缆）和光检测器（光接收机）。
通过本课程的学习，学生将掌握光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成和系统设计的基本方法，了解光纤通信的未来与发展，为今后的工程应用和研究生阶段的学习打下基础。
二、课程教学的基本要求
要求通过课堂认真听讲和实验课，以及课下自学，基本掌握光纤通信的基础理论知识和应用概况，熟悉光纤通信在电信、通信中的应用，为今后的工作打下坚实的理论基础。
三、课程内容
第一章光通信发展史及其优点（1学时）
第二章光纤的传输特性（2学时）
第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时）
第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时）
第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时）
第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时）
第七章光纤传输系统（4学时）
第八章光纤网络介绍（6学时）
第九章光纤通信原理与技术实验（17课时）
四、教学重点、难点
本课程的教学重点是光电信息技术物理基础、电光信息转换、光电信息转换，光电信息技术应用，光电新产品开发举例。
本课程的教学难点是光电信息技术物理基础。
五、教学时数分配
教学时数51学时，其中理论讲授34学时，实践教学17学时。
（教学时数具体见附表1和实践教学具体安排见附表2）
六、教学方式
理论授课以多媒体和模型教学为主，必要时开展演示性实验。
七、本课程与其它课程的关系
1.本课程必要的先修课程
《光学》、《电动力学》、《量子力学》等课程
2.本课程的后续课程
《激光技术》和《光纤通信原理实验》以及就业实习。
八、考核方式
考核方式：
考查
具体有三种。
根据大多数学生学习情况和学生兴趣而定其中一种。
第一种是采用期末考试与平时成绩相结合的方式进行综合评定。
对于理论和常识部分采用闭卷考试，期末考试成绩占总成绩的55％，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15％；第二种是采用课程设计（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程设计占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。
第三种是采用课程论文（含市场调查报告）和平时成绩相结合的方式，课程论文占总成绩的55%，实验成绩占总成绩的30%，作业成绩及平时考勤占总成绩的15%。
九、教材及教学参考书
1.主教材
《光纤通信原理与技术》，吴德明编著，科学出版社，第二版 ，2010年9月
2.参考书
（1）《光纤通信原理与仿真》，郭建强、高晓蓉、王泽勇编著，西南交通大学出版社 ，第一版，2013年5月
（2）《光通信原理与技术》，朱勇、王江平、卢麟，科学出版社，第二版，2011年8月
十、教学内容
第一章光通信发展史及其优点（1学时）
一、教学要求
知道光通信发展史及其优点。
二、教学要点
1.光通信发展史
1－1现代通信的发展
1－2光通信的发展
1－3光纤通信的优点
2.国内外光纤通信技术发展概况
3.光纤通信系统的基本构成
三、重点和难点
重点：
光纤通信的优点
难点：
光纤通信系统的基本构成
第二章光纤的传输特性（2学时）
一、教学要求
掌握介质平板波导的结构和射线理论，知道阶跃折射率光纤的基本概念，尤其是标量模和矢量模。
二、教学要点
1.介质平板波导中的波
1－1折射定律
1－2介质平板波导的结构
1－3介质平板波导的射线理论
2.阶跃折射率光纤
2－1阶跃折射率光纤中射线的概念
2－2阶跃折射率光纤的标量解法
2－3标量模与矢量模之间的关系
2－4β—V曲线
三、重点和难点
重点：
介质平板波导中的波，阶跃折射率光纤的标量解法。
难点：
阶跃折射率光纤的标量解法，标量模与矢量模之间的关系。
第三章影响光纤传输特性的一些物理因素（5学时）
一、教学要求
知道光纤损耗的来源和降低损耗的措施，了解光纤的非线性理论。
二、教学要点
1.光纤的损耗
1-1光纤损耗的定量描述
1-2损耗的来源
1-3光纤的瑞利反向散射研究
2．光纤的色散及降低色散的措施
2-1光纤的色散
2-2色散位移光纤（DSF）和非零色散位移光纤（NZ-DSF）
3.单模光纤中的偏振（极化）及保偏光纤和单偏振光纤
3-1单模光纤中的偏振
3-2PMD
3-3偏振稳定性及其对系统性能的影响
3-4保偏光纤和单偏振光纤
4.光纤的非线性
4-1非线性极化理论
4-2光纤中的参量非线性：
SPM、XPM.和FWM
4-3光纤中的非参量非线性：
SRS与SBS
4-4保偏光纤和单偏振光纤
5.降低色散的措施和色散补偿
5-1降低色散影响的措施
5-2色散补偿和色散管理
三、重点和难点：
重点：
降低色散的措施和色散补偿
难点：
光纤的非线性
第四章光纤通信系统和网络中的光无源器件（9学时）
一、教学要求
熟悉光纤通信系统和网络中的各种光无源器件的工作原理和技术。
二、教学要点
1.网络的散射矩阵表示法
2.三端口器件
2-1三端口网络的一般特性
2-2Y波导
2-3环形器
3.定向耦合器
3-1光纤耦合器的散射矩阵
3-2光纤耦合器的耦合模理论
3-3光纤耦合器的应用
4.光纤布拉格光栅
4-1光纤布拉格光栅的光学特性
4-2光纤光栅的耦合模理论
4-3光纤光栅的应用
5.法布里一珀罗（F-P）干涉仪
5-1F-P干涉仪的工作原理
5-2F-P干涉仪的主要性能参量
5-3F-P干涉仪的应用
6.多层介质膜滤波器
6-1概述
6-2多层介质膜滤波器的工作原理
6-3多层介质薄膜滤波器的应用
7.马赫一曾德干涉仪（MZI）
8.阵列波导光栅
8-1AWG的结构和原理
8-2AWG的传输特性
8-3AWG在光纤通信技术中的应用
9.光开关
9-1光开关的主要技术参量
9-2几种光开关介绍
10.光子晶体及其器件
10-1光子晶体的基本概念
10-2光子晶体的能带理论
10-3光子晶体缺陷态
10-4光子晶体光纤
10-5光子晶体滤波器
三、重点和难点
重点：
网络的散射矩阵表示法，定向耦合器，光纤布拉格光栅，法布里一珀罗（F-P）干涉仪，多层介质膜滤波器，马赫一曾德干涉仪（MZI），阵列波导光栅，光开关。
难点：
光纤光栅的耦合模理论，多层介质膜滤波器，多层介质膜滤波器的工作原理，光子晶体的能带理论。
第五章光纤通信技术中的光有源器件（3学时）
一、教学要求
知道光纤通信技术中的光有源器件，熟悉其工作原理和技术指标。
二、教学要点
1.光纤通信的光源
1-1概述
1-2半导体光源的物理基础
1-3发光二极管（LED）
1-4半导体激光器
1-5掺饵光纤激光器
1-6激光器／光发射机的主要技术指标
1-7激光器的发展现状
2.光检测器件
2-1PIN光检测器
2-2APD
2-3光检测器的输出噪声
2-4光检测器的响应时间
3.光放大器件
三、重点和难点
重点：
光纤通信的光源，光检测器件，光放大器件。
难点：
半导体光源的物理基础，APD。
第六章光纤通信技术中使用的光放大器（4学时）
一、教学要求
知道SOA，EDFA，FRA三种光放大器的性能和原理。
二、教学要点
1.半导体光放大器
1-1概述
1-2SOA的特性
1-3SOA在光纤通信系统和网络中的应用
2.掺铒光纤放大器
2-1基本原理和结构
2-2EDFA性能分析
2-3EDFA应用
3.拉曼光纤放大器
3-1概述
3-2基本原理、结构及种类
3-3性能分析
3-4FRA的应用
三、重点和难点
重点：
SOA，EDFA，FRA。
难点：
拉曼光纤放大器的基本原理。
第七章光纤传输系统（4学时）
一、教学要求
知道IM／DD光纤传输系统的工作原理和几种新型的光纤通信系统技术。
二、教学要点
1.IM／DD光纤传输系统
1-1IM／DD光纤传输系统概述
1-2光发射机
1-3光接收机
2.几种新型的光纤通信系统技术
2-1各种光复用技术
2-2相干光纤通信技术
2-3光孤子通信技术
3.光纤通信系统技术的一些新进展
3-1前言
3-2波分复用光传输系统的发展综述
3-3高速率波分复用光传输系统的关键技术
三、重点和难点
重点：
IM／DD光纤传输系统，几种新型的光纤通信系统技术。
难点：
各种光复用技术。
第八章光纤网络介绍（6学时）
一、教学要求
知道IM／DD光纤传输系统的工作原理和几种新型的光纤通信系统技术。
二、教学要点
1.光纤网络的发展概况
2.光纤网络的基本结构
2-1光纤网络的物理拓扑结构
2-2OXC节点
2-3OADM节点
2-4光节点的串扰问题
2-5光节点的信道均衡问题
3.WDM光网络中的路由和波长分配问题
4.全光波长变换
4-1利用SOA的交叉增益调制（XGM）效应的全光波长变换
4-2利用SOA的交叉相位调制（XPM）效应的全光波长变换
4-3利用SOA的四波混频（FWM）效应的全光波长变换
4-4波长变换问题小结
5.光纤网络的监测、控制和管理
5-1光纤网络的管理功能
5-2光纤网络的生存性
6.新型光交换技术
6-1快速光电路交换（DOCS）
6-2光突发交换（OBS）
6-3光分组交换（OBS）
6-4其他交换技术
三、重点和难点
重点：
光纤网络的基本结构，WDM光网络中的路由和波长分配问题，全光波长变换，光纤网络的监测、控制和管理。
难点：
全光波长变换。
注：
该课程实验具体安排见附件《通信原理与技术实验教学大纲》
附件1：
教学时数分配表
序号
教学内容
学时
学时分配
理论讲授
实践教学
1
光通信发展史及其优点
1
1
0
2
光纤的传输特性
2
2
0
3
影响光纤传输特性的一些物理因素
5
5
0
4
光纤通信系统和网络中的光无源器件
9
9
0
5
光纤通信技术中的光有源器件（简要复习光纤通信的光源相关知识（此节知识在《激光物理》课程已经讲述）
3
3
0
6
光放大器件
4
4
0
7
光纤传输系统
4
4
0
8
光纤网络系统介绍
6
6
0
9
光纤通信原理实验
17
0
17
小计
51
34
17
附件2：
《光纤通信原理与技术》实验教学大纲
一、适用范围
应用物理学专业
二、课程名称
光纤通信原理与技术
三、学时数
总学时：
51实验学时：
17
四、教学目的和基本要求
（一）实验教学目的：
通过实验，让学生知道光纤通信中各项关键技术原理，能做一些相关测量技术。
（二）实验教学基本要求：
学生通过预习和动手操作，熟悉光纤通信原理，知道各种光纤通信系统重要器件的物理特性及其应用和检测。
并能在此基础上具备一定的硬件设计能力。
五、实验项目与学时分配
序号
实验项目名称
实验学时
实验类型
1
用户电话接口实验
2
综合性
2
数字调制原理实验
2
综合性
3
半导体激光器P-I特性测试实验
2
综合性
4
自动光功率控制实验
2
综合性
5
光接收机原理实验
2
综合性
6
数字光纤通信系统线路码型CMI编译码实验
3
综合性
7
简易光功率计设计
4
设计性
总计
17
六、教材、指导书及参考书
（一）实验教材或指导书
《光纤通信原理与技术实验讲义》应用物理学教研室编
（二）参考书
（1）《通信原理实验》，王福昌、潘晓明，清华大学出版社，第一版，2007年5月
（2）《通信原理实验指导》, 杨建华,国防工业出版社,第一版，2007年5月
（3）《通信原理学习与实验指导》,蒋青、于秀兰、王永、范馨月,人民邮电出版社,第一版，2012年7月
（4）《通信原理实验与课程设计》,邬春明,北京大学出版社,第一版，2013年8月
（5）《通信原理实验教程》,杨鸿文、桑林、徐春秀等,北京邮电大学出版社,第一版，2009年9月
七、实验成绩评定办法
实验考核方式：
考查。
实验成绩评定：
实验成绩=实验操作考核*50%+所有实验报告成绩平均值*40%+平时考勤*10%
八、实验项目
实验一用户电话接口实验
一、实验目的
1.掌握用户电话接口电路的主要功能
2.了解实现用户接口电路功能芯片Am79R70的主要性能和特点
二、实验内容
1．掌握用户线接口电路的主要功能
2．了解Am79R70的结构和工作原理
3．了解电话接续的原理及其各种语音控制信号的波形
实验二数字调制原理实验
一、实验目的
1.掌握光发送机的组成原理
2.了解半导体激光器和发光二极管的P-I特性曲线及其调制信号的波形
3.掌握几种常见的数字调制电路的原理
二、实验内容
1．LD数字驱动电路的工作原理
2．LED数字驱动电路的工作原理
实验三半导体激光器P-I特性测试实验
一、实验目的
1.学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理
2.了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系
3.掌握半导体激光器P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试方法
二、实验内容
1.测量半导体激光器输出功率和注入电流，并画出P-I关系曲线
2.根据P－I特性曲线，找出半导体激光器阈值电流，计算半导体激光器斜率效率
实验四自动光功率控制实验
一、实验目的
1.了解自动光功率电路在光发端机中的作用
2.学习自动光功率电路的组成及其工作原理
二、实验内容
1.测量光功率控制电路的相关特征测试点的参数
2.观测自动光功率控制电路的过程
实验五光接收机原理实验
一、实验目的
1.了解光接收机的组成原理及其各部分的功能
2.掌握光接收机的电路原理
3.了解判决电路在光接收机中的作用
二、实验内容
1.测量光收端机接收信号的波形及相关测试点的参数
2.学习光接收机中判决电路的原理
实验六数字光纤通信系统线路码型CMI编译码实验
一、实验目的
1.了解线路码型在光纤传输系统中的作用
2.掌握线路码型CMI码的编译码过程以及电路实现原理
二、实验内容
1.验证符合光纤传输系统的线路码型
2.观察线路码型的编译码过程
实验七简易光功率计设计
一、实验目的
简易光功率计设计。
二、实验内容
1.简易光功率计设计准备。
2.简易光功率计设计。
导演及作品
第一代导演
主要活动于20世纪初到20年代末。
以郑正秋、张石川、何非光等为代表。
是中国电影的先驱，拍摄条件简陋、艰苦，艺术技巧相对不成熟，沿用戏剧舞台的一套办法，摄影机基本固定。
郑正秋：
《难夫难妻》、《孤儿救祖记》、《姊妹花》、《玉梨魂》
张石川：
《难夫难妻》、《孤儿救祖记》、《玉梨魂》、《火烧红莲寺》、《歌女红牡丹》
何非光：
《续故都春梦》、《》
沈浮：
《万家灯火》、《大皮包》、《无愁君子》、《万紫千红总是春》
洪深：
《申屠氏》、《冯大少爷》、《早生贵子》
第二代导演
主要活动于三、四十年代（部分直到五、六十年代、七、八十年代）。
比较深入地反映社会生活，强调写实主义，逐渐摆脱舞台局限，努力发挥电影所长。
故事情节上仍强烈追求戏剧悬念、戏剧冲突、戏剧程式。
蔡楚生：
《一江春水向东流》、《渔光曲》、《姊妹花》、《都会的早晨》
郑君里：
《一江春水向东流》、《乌鸦与麻雀》
史东山：
《八千里路云和月》、《新儿女英雄传》
沈西苓：
《十字街头》、《乡愁》、《女性的呐喊》
袁牧之：
《马路天使》（1936）。
吴永刚：
《神女》、《浪淘沙》、《巴山夜雨》
孙瑜：
《小玩意》、《大路》《武训传》
马徐维邦:
《夜半歌声》（1937）
费穆：
《生死恨》、《小城之春》
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