光纖通信原理與技術(shù)教學(xué)大綱

1、光纖通信原理與技術(shù)教學(xué)大綱課程名稱光纖通信原理與技術(shù)/Fiber Communication Theory and Technology課程編號(hào)4050087110學(xué)分3.5總學(xué)時(shí)56（含 16 學(xué)時(shí)實(shí)踐）適用專業(yè)光電信息科學(xué)與工程先修課程物理光學(xué)、光纖光學(xué)執(zhí)筆：胡昌奎 日期：2016.1審閱：吳薇 日期：2016.1審定：何朗 日期：2016.1一、課程簡介與特色課程簡介：本課程是以光纖通信原理及應(yīng)用技術(shù)為核心內(nèi)容，主要講授光纖通信技術(shù)的發(fā)展、光纖通信系統(tǒng)有源及無源器件、光發(fā)射機(jī)和光接收機(jī)、光放大器、光纖傳輸系統(tǒng)、光纖通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和光纖通信網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。本課程是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)開設(shè)的一門

2、專業(yè)必修課程，是幫助學(xué)生深入認(rèn)識(shí)和掌握光纖通信技術(shù)所必需的教學(xué)環(huán)節(jié)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需熟悉光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成，掌握光通信系統(tǒng)中常用器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用以及光纖通信的基本原理和技術(shù)，具備一定的光纖通信系統(tǒng)分析能力，了解光纖通信系統(tǒng)中的一些前沿應(yīng)用技術(shù)及其光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，拓展專業(yè)視野，為面對(duì)未來工作中的挑戰(zhàn)提供更多的技能。Course introduction: Optical fiber communication principle and application technology are the core content of the course. The m

3、ain teaching content include the development of optical fiber communication technology, optical fiber communication system, active and passive device, optical transmitter and optical receiver, optical amplifier, optical transmission system, optical fiber communication system design and optical fiber

4、 communication network.This course is a required course for Specialty in Photoelectric Information Science and Engineering. It is a necessary part of teaching to help students to understand and master the technology of optical fiber communication. Through the learning for the course, it will enable

5、students to master the basic structure of the optical fiber communication system, be familiar with the structure, principle, characteristics and application of common devices in optical communication system, grasp the basic principle and technology of optical fiber communication, have certain analyt

6、ical skills for optical fiber communication system, know the development trend and cutting-edge technology in optical fiber communication. These can expand professional perspective and provide more basic skills in the challenge of the future work for students.課程特色：課程使用了多媒體教學(xué)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，引入現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、前沿講座、案例教

7、學(xué)及計(jì)算機(jī)仿真等多種教學(xué)方式。二、課程教學(xué)目標(biāo)及其對(duì)專業(yè)畢業(yè)要求的支撐本課程的教學(xué)目標(biāo)如下：1. 熟悉光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成；2. 掌握光通信系統(tǒng)中常用器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用；3. 掌握光纖通信的基本原理及技術(shù)，具備一定的光纖通信系統(tǒng)分析能力；4. 了解光纖通信系統(tǒng)中的一些前沿應(yīng)用技術(shù)及其光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 表1 課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)專業(yè)畢業(yè)要求的支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程教學(xué)目標(biāo)1234掌握電路原理、電子技術(shù)、光電技術(shù)、光纖技術(shù)、光學(xué)儀器原理與技術(shù)、激光原理與技術(shù)、微處理器與微控制器理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)等與光電信息科學(xué)與工程相關(guān)的工程技術(shù)知識(shí)，側(cè)重于應(yīng)用工程技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際工程問題。熟練掌握一

8、門計(jì)算機(jī)語言的編程和一種光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，具有在工程實(shí)踐中應(yīng)用的能力。熟悉光電信息工程領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；了解光電信息科學(xué)與工程的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)動(dòng)態(tài)，了解新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方法；了解光信息科學(xué)與工程領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量管理和質(zhì)量保證體系以及法律法規(guī)。能參與光電系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)的工程解決方案的制定，能考慮成本、質(zhì)量、環(huán)保性、安全性、可靠性、外形、適應(yīng)性等因素，尋找、選擇和評(píng)估完成光電系統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)所需的技術(shù)、工藝和方法，具備初步的制定光電系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程解決方案的能力。具有較強(qiáng)的光電產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)和光電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的初步能力。能夠跟蹤光電信息工程領(lǐng)域最新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，

9、了解和學(xué)習(xí)光電信息工程領(lǐng)域的最新技術(shù)知識(shí)和技術(shù)成果，不斷提升自己的專業(yè)水平。具備收集、分析、判斷、歸納和選擇國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)信息的能力，不斷補(bǔ)充自己的專業(yè)知識(shí)。三、教學(xué)內(nèi)容 （1）理論教學(xué)內(nèi)容1概論 光纖通信的發(fā)展歷史，光纖通信的優(yōu)點(diǎn)，光纖通信系統(tǒng)的基本模型。重點(diǎn)：光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成。2光纖通信器件主要介紹光纖/光纜、連接器、耦合器、濾波器、波分復(fù)用/解復(fù)用器、調(diào)制器、光開光、光隔離器、環(huán)形器、光分插復(fù)用器、波長轉(zhuǎn)換器等器件的構(gòu)成、工組原理及其特性。重點(diǎn)：各種器件的工作原理及其特性。難點(diǎn)：QPSK光調(diào)制器、波長轉(zhuǎn)換器。3光源和光發(fā)射機(jī)在介紹半導(dǎo)體光源的原理及其特性的基礎(chǔ)上，介紹光發(fā)射機(jī)的構(gòu)成

10、及其設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：半導(dǎo)體光源的激射原理及其特性。難點(diǎn)：分布反饋激光器和波長可調(diào)諧激光器。4光探測(cè)器及光接收機(jī)數(shù)字光接收機(jī)的構(gòu)成及其每部分的功能，接收機(jī)的信躁比、誤碼率和靈敏度；重點(diǎn)：數(shù)字光接收機(jī)的構(gòu)成及其功能分析，接收機(jī)的性能指標(biāo)。難點(diǎn)：誤碼率的分析。5光放大器介紹光放大器的一般概念，半導(dǎo)體光放大器、光纖拉曼放大器和摻鉺光纖放大器的構(gòu)成、工作原理及其特性。重點(diǎn)：摻鉺光纖放大器的構(gòu)成、原理及其特性。難點(diǎn)：半導(dǎo)體光放大器和光纖拉曼放大器的特性。6光纖傳輸系統(tǒng)電復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成，光復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)，相干光波通信系統(tǒng)和光孤子通信系統(tǒng)。重點(diǎn)：光復(fù)用光纖傳輸系統(tǒng)中的波分復(fù)用。難點(diǎn)：相干光波通信系統(tǒng)。7

11、系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)：光纖通信系統(tǒng)的限制及其功率預(yù)算和帶寬設(shè)計(jì)。 難點(diǎn)：帶寬設(shè)計(jì)。8光纖通信網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)：光網(wǎng)絡(luò)的基本概念，SDH傳送網(wǎng)、光傳送網(wǎng)、智能光網(wǎng)絡(luò)、光突發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)、光分組交換網(wǎng)絡(luò)、光接入網(wǎng)的基本概念。 （2）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及要求在以下題目中任選一個(gè)題目：1. 基于OptiSystem的8信道WDM系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析熟悉WDM系統(tǒng)的組成及基本工作原理，設(shè)計(jì)一個(gè)單通道速率為2.5Gb/s的8信道WDM系統(tǒng)，信道的中心頻率分別為193.1THz-193.8THz，對(duì)復(fù)用和解服用后的光信號(hào)進(jìn)行仿真得出光譜圖，并對(duì)誤碼率、Q因子和眼圖等進(jìn)行分析，驗(yàn)證波分復(fù)用系統(tǒng)的正確性和設(shè)計(jì)方案的可行性。2基于OptiSy

12、stem的EDFA的設(shè)計(jì)與分析熟悉EDFA的工作原理及特性參數(shù)，利用OptiSystem軟件設(shè)計(jì)同向、反向和雙向泵浦及適用于WDM系統(tǒng)的增益平坦的理論模型，分析EDF的長度、泵浦功率以及頻率等因素對(duì)系統(tǒng)增益及噪聲的影響。3基于OptiSystem的光纖拉曼放大器的模擬分析熟悉拉曼放大器的工作原理及特性參數(shù)，利用OptiSystem軟件設(shè)計(jì)用于光通信窗口的光纖拉曼放大器，研究影響寬帶拉曼放大器增益平坦的因素，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析。440Gb/s單模光纖的單信道傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析設(shè)計(jì)一個(gè)40Gb/s單模光纖單信道的傳輸系統(tǒng)，其中連續(xù)激光器的中心波長為1550nm。對(duì)比分析RZ碼、NRZ、CS-RZ

13、等碼型對(duì)其傳輸性能的影響，并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化。5. 基于二向色片的光分插復(fù)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試基于二向色片的分光特性，設(shè)計(jì)一個(gè)三信道的復(fù)用傳輸系統(tǒng)?；谠撓到y(tǒng)進(jìn)行一個(gè)信道的插入與分出，實(shí)現(xiàn)分插復(fù)用功能。6. 基于融拉光纖的無源器件制作與封裝基于耦合波理論模擬分析融拉光纖耦合器的光學(xué)特性。在理論模擬分析的基礎(chǔ)上，采用光學(xué)拉錐機(jī)拉制單窗口光學(xué)耦合器/雙窗口光學(xué)耦合器/波分復(fù)用器，并對(duì)器件進(jìn)行封裝。四、學(xué)時(shí)分配表2 課程學(xué)時(shí)分配表學(xué)時(shí)教學(xué)環(huán)節(jié)課程內(nèi)容講授習(xí)題課實(shí)踐小計(jì)概論、光纖22光纖通信器件142824光源和光發(fā)射機(jī)44光探測(cè)及光接收機(jī)22光放大器44光纖傳輸系統(tǒng)55系統(tǒng)設(shè)計(jì)21811光網(wǎng)絡(luò)44合計(jì)3731656表3 實(shí)踐教學(xué)時(shí)間安排表序號(hào)階段內(nèi)容所用時(shí)間1布置任務(wù)，查閱資料和完成理論設(shè)計(jì)并進(jìn)行預(yù)答辯2天2設(shè)計(jì)方案調(diào)試及結(jié)果分析2天3課程設(shè)計(jì)說明書撰寫，答辯及成績?cè)u(píng)定1天合 計(jì)1周（16學(xué)時(shí)）五、達(dá)成課程目標(biāo)的途徑與措施作業(yè)，實(shí)踐環(huán)節(jié)，文獻(xiàn)綜述六、考核方式筆試：70%；實(shí)踐環(huán)節(jié)：20%；平時(shí)成績：10%七、推薦教材及參考資料教材： 光纖通信技術(shù)，主編：原榮，出版社：機(jī)械工業(yè)出版，出版或修訂時(shí)間：2013參考資料：光纖通信原理與技術(shù)（第2版），主編：朱勇，王江平，盧麟，出版社：科學(xué)出版社，出版或修訂時(shí)間：2011光纖通信，主編