1、光纖通信原理與技術課程教學大綱英文名稱：Fiber Communication Principle and its Application學時：51 學分：3開課學期：第7學期一、課程性質與任務通過講授光纖通信技術的基礎知識，使學生了解掌握光纖通信的基本特點，學習光纖通信系統的三個重要組成部分：光源（光發射機）、光纖（光纜）和光檢測器（光接收機）。通過本課程的學習，學生將掌握光纖通信的基本原理、光纖通信系統的組成和系統設計的基本方法，了解光纖通信的未來與發展，為今后的工程應用和研究生階段的學習打下基礎。二、課程教學的基本要求要求通過課堂認真聽講和實驗課，以及課下自學，基本掌

2、握光纖通信的基礎理論知識和應用概況，熟悉光纖通信在電信、通信中的應用，為今后的工作打下堅實的理論基礎。三、課程內容第一章 光通信發展史及其優點（1學時）第二章 光纖的傳輸特性（2學時）第三章 影響光纖傳輸特性的一些物理因素（5學時）第四章 光纖通信系統和網絡中的光無源器件（9學時）第五章 光纖通信技術中的光有源器件（3學時）第六章 光纖通信技術中使用的光放大器（4學時）第七章 光纖傳輸系統（4學時）第八章 光纖網絡介紹（6學時）第九章 光纖通信原理與技術實驗（17課時）四、教學重點、難點本課程的教學重點是光電信息技術物理基礎、電光信息轉換、光電信息轉換，光電信息技術應用，光電新產品開發舉例。本

3、課程的教學難點是光電信息技術物理基礎。五、教學時數分配教學時數51學時，其中理論講授34學時，實踐教學17學時。（教學時數具體見附表1和實踐教學具體安排見附表2）六、教學方式理論授課以多媒體和模型教學為主，必要時開展演示性實驗。七、本課程與其它課程的關系1.本課程必要的先修課程光學、電動力學、量子力學等課程2.本課程的后續課程激光技術和光纖通信原理實驗以及就業實習。八、考核方式考核方式：考查具體有三種。根據大多數學生學習情況和學生興趣而定其中一種。第一種是采用期末考試與平時成績相結合的方式進行綜合評定。對于理論和常識部分采用閉卷考試，期末考試成績占總成績的55，實驗成績占總成績的30%，作業成

4、績及平時考勤占總成績的15；第二種是采用課程設計（含市場調查報告）和平時成績相結合的方式，課程設計占總成績的55%，實驗成績占總成績的30%，作業成績及平時考勤占總成績的15%。第三種是采用課程論文（含市場調查報告）和平時成績相結合的方式，課程論文占總成績的55%，實驗成績占總成績的30%，作業成績及平時考勤占總成績的15%。九、教材及教學參考書1.主教材 光纖通信原理與技術，吳德明編著，科學出版社，第二版 ，2010年9月2.參考書（1）光纖通信原理與仿真，郭建強、高曉蓉、王澤勇編著，西南交通大學出版社 ，第一版，2013年5月（2）光通信原理與技術，朱勇、王江平、盧麟，

5、科學出版社，第二版，2011年8月十、教學內容第一章 光通信發展史及其優點（1學時）一、教學要求知道光通信發展史及其優點。二、教學要點1. 光通信發展史11現代通信的發展12光通信的發展13光纖通信的優點2. 國內外光纖通信技術發展概況3. 光纖通信系統的基本構成三、重點和難點重點：光纖通信的優點難點：光纖通信系統的基本構成第二章 光纖的傳輸特性（2學時）一、教學要求掌握介質平板波導的結構和射線理論，知道階躍折射率光纖的基本概念，尤其是標量模和矢量模。二、教學要點1. 介質平板波導中的波11折射定律12介質平板波導的結構13介質平板波導的射線理論2. 階躍折射率光纖21階躍折射率光纖中射線的概

6、念22階躍折射率光纖的標量解法23標量模與矢量模之間的關系24 V曲線三、重點和難點重點：介質平板波導中的波，階躍折射率光纖的標量解法。難點：階躍折射率光纖的標量解法，標量模與矢量模之間的關系。第三章 影響光纖傳輸特性的一些物理因素（5學時）一、教學要求知道光纖損耗的來源和降低損耗的措施，了解光纖的非線性理論。二、教學要點1. 光纖的損耗1-1光纖損耗的定量描述1-2損耗的來源1-3光纖的瑞利反向散射研究2光纖的色散及降低色散的措施2-1光纖的色散2-2色散位移光纖(DSF)和非零色散位移光纖(NZ-DSF)3. 單模光纖中的偏振(極化)及保偏光纖和單偏振光纖3-1單模光纖中的偏振3-2 PM

7、D3-3偏振穩定性及其對系統性能的影響3-4保偏光纖和單偏振光纖4. 光纖的非線性4-1非線性極化理論4-2光纖中的參量非線性：SPM、XPM.和FWM4-3光纖中的非參量非線性：SRS與SBS4-4保偏光纖和單偏振光纖5. 降低色散的措施和色散補償5-1降低色散影響的措施5-2色散補償和色散管理三、重點和難點：重點：降低色散的措施和色散補償難點：光纖的非線性第四章 光纖通信系統和網絡中的光無源器件（9學時）一、教學要求熟悉光纖通信系統和網絡中的各種光無源器件的工作原理和技術。二、教學要點1.網絡的散射矩陣表示法2. 三端口器件2-1三端口網絡的一般特性2-2 Y波導2-3環形器3. 定向耦合

8、器3-1光纖耦合器的散射矩陣3-2光纖耦合器的耦合模理論3-3光纖耦合器的應用4. 光纖布拉格光柵4-1光纖布拉格光柵的光學特性4-2光纖光柵的耦合模理論4-3光纖光柵的應用5. 法布里一珀羅(F-P)干涉儀5-1 F-P干涉儀的工作原理5-2 F-P干涉儀的主要性能參量5-3 F-P干涉儀的應用6. 多層介質膜濾波器6-1概述6-2多層介質膜濾波器的工作原理6-3多層介質薄膜濾波器的應用7. 馬赫一曾德干涉儀(MZI)8. 陣列波導光柵8-1 AWG的結構和原理8-2 AWG的傳輸特性8-3 AWG在光纖通信技術中的應用9. 光開關9-1光開關的主要技術參量9-2幾種光開關介紹10. 光子晶

9、體及其器件10-1光子晶體的基本概念10-2光子晶體的能帶理論10-3光子晶體缺陷態10-4光子晶體光纖10-5光子晶體濾波器三、重點和難點重點：網絡的散射矩陣表示法，定向耦合器，光纖布拉格光柵，法布里一珀羅(F-P)干涉儀，多層介質膜濾波器，馬赫一曾德干涉儀(MZI)，陣列波導光柵，光開關。難點：光纖光柵的耦合模理論，多層介質膜濾波器，多層介質膜濾波器的工作原理，光子晶體的能帶理論。第五章 光纖通信技術中的光有源器件（3學時）一、教學要求知道光纖通信技術中的光有源器件，熟悉其工作原理和技術指標。二、教學要點1. 光纖通信的光源1-1概述1-2半導體光源的物理基礎1-3發光二極管(LED)1-

10、4半導體激光器1-5摻餌光纖激光器1-6激光器光發射機的主要技術指標1-7激光器的發展現狀2. 光檢測器件2-1 PIN光檢測器2-2 APD2-3光檢測器的輸出噪聲2-4光檢測器的響應時間3. 光放大器件三、重點和難點重點：光纖通信的光源，光檢測器件，光放大器件。難點：半導體光源的物理基礎，APD。第六章 光纖通信技術中使用的光放大器（4學時）一、教學要求知道SOA，EDFA，FRA三種光放大器的性能和原理。二、教學要點1. 半導體光放大器1-1概述1-2 SOA的特性1-3 SOA在光纖通信系統和網絡中的應用2. 摻鉺光纖放大器2-1基本原理和結構2-2 EDFA性能分析2-3 EDFA應

11、用3. 拉曼光纖放大器3-1概述3-2基本原理、結構及種類3-3性能分析3-4 FRA的應用三、重點和難點重點：SOA，EDFA，FRA。難點：拉曼光纖放大器的基本原理。第七章 光纖傳輸系統（4學時）一、教學要求知道IMDD光纖傳輸系統的工作原理和幾種新型的光纖通信系統技術。二、教學要點1. IMDD光纖傳輸系統1-1 IMDD光纖傳輸系統概述1-2光發射機1-3光接收機2. 幾種新型的光纖通信系統技術2-1各種光復用技術2-2相干光纖通信技術2-3光孤子通信技術3. 光纖通信系統技術的一些新進展3-1前言3-2波分復用光傳輸系統的發展綜述3-3高速率波分復用光傳輸系統的關鍵技術三、重點和難點

12、重點：IMDD光纖傳輸系統，幾種新型的光纖通信系統技術。難點：各種光復用技術。第八章 光纖網絡介紹（6學時）一、教學要求知道IMDD光纖傳輸系統的工作原理和幾種新型的光纖通信系統技術。二、教學要點1. 光纖網絡的發展概況2. 光纖網絡的基本結構2-1光纖網絡的物理拓撲結構2-2 OXC節點2-3 OADM節點2-4光節點的串擾問題2-5光節點的信道均衡問題3. WDM光網絡中的路由和波長分配問題4. 全光波長變換4-1利用SOA的交叉增益調制(XGM)效應的全光波長變換4-2利用SOA的交叉相位調制(XPM)效應的全光波長變換4-3利用SOA的四波混頻(FWM)效應的全光波長變換4-4波長變換

13、問題小結5. 光纖網絡的監測、控制和管理5-1光纖網絡的管理功能5-2光纖網絡的生存性6. 新型光交換技術6-1快速光電路交換(DOCS)6-2光突發交換(OBS)6-3光分組交換(OBS)6-4其他交換技術三、重點和難點重點：光纖網絡的基本結構，WDM光網絡中的路由和波長分配問題，全光波長變換，光纖網絡的監測、控制和管理。難點：全光波長變換。注：該課程實驗具體安排見附件通信原理與技術實驗教學大綱附件1：教學時數分配表序號教學內容學時學時分配理論講授實踐教學1光通信發展史及其優點1102光纖的傳輸特性2203影響光纖傳輸特性的一些物理因素5504光纖通信系統和網絡中的光無源器件9905光纖通信

14、技術中的光有源器件（簡要復習光纖通信的光源相關知識（此節知識在激光物理課程已經講述）3306光放大器件4407光纖傳輸系統4408光纖網絡系統介紹6609光纖通信原理實驗17017小 計513417附件2：光纖通信原理與技術實驗教學大綱 一、適用范圍應用物理學專業二、課程名稱光纖通信原理與技術三、學時數總學時：51 實驗學時：17四、教學目的和基本要求（一）實驗教學目的：通過實驗，讓學生知道光纖通信中各項關鍵技術原理，能做一些相關測量技術。（二）實驗教學基本要求：學生通過預習和動手操作，熟悉光纖通信原理，知道各種光纖通信系統重要器件的物理特性及其應用和檢測。并能在此基礎上具備一定的硬件設計能力

15、。五、實驗項目與學時分配序號實驗項目名稱實驗學時實驗類型1用戶電話接口實驗2綜合性2數字調制原理實驗2綜合性3半導體激光器P-I特性測試實驗2綜合性4自動光功率控制實驗2綜合性5光接收機原理實驗2綜合性6數字光纖通信系統線路碼型CMI 編譯碼實驗3綜合性7簡易光功率計設計4設計性總計17六、教材、指導書及參考書（一） 實驗教材或指導書光纖通信原理與技術實驗講義應用物理學教研室編（二） 參考書（1）通信原理實驗，王福昌、 潘曉明，清華大學出版社，第一版，2007年5月（2）通信原理實驗指導, 楊建華,國防工業出版社,第一版，2007年5月（3）通信原理學習與實驗指導,蔣青、于秀蘭、王永

16、、范馨月,人民郵電出版社,第一版，2012年7月（4）通信原理實驗與課程設計,鄔春明,北京大學出版社,第一版，2013年8月（5）通信原理實驗教程,楊鴻文、桑林、徐春秀等,北京郵電大學出版社,第一版，2009年9月七、實驗成績評定辦法實驗考核方式：考查。實驗成績評定：實驗成績=實驗操作考核*50%+所有實驗報告成績平均值*40%+平時考勤*10%八、實驗項目實驗一 用戶電話接口實驗一、實驗目的1.掌握用戶電話接口電路的主要功能2.了解實現用戶接口電路功能芯片Am79R70的主要性能和特點二、實驗內容1掌握用戶線接口電路的主要功能2了解Am79R70的結構和工作原理3了解電話接續的原理及其各種語

17、音控制信號的波形實驗二 數字調制原理實驗一、實驗目的1.掌握光發送機的組成原理2.了解半導體激光器和發光二極管的P-I特性曲線及其調制信號的波形3.掌握幾種常見的數字調制電路的原理二、實驗內容1LD數字驅動電路的工作原理2LED數字驅動電路的工作原理實驗三 半導體激光器P-I特性測試實驗一、實驗目的1.學習半導體激光器發光原理和光纖通信中激光光源工作原理2.了解半導體激光器平均輸出光功率與注入驅動電流的關系3.掌握半導體激光器P（平均發送光功率）-I（注入電流）曲線的測試方法二、實驗內容1.測量半導體激光器輸出功率和注入電流，并畫出P-I關系曲線2.根據PI特性曲線，找出半導體激光器閾值電流，計算半導體激光器斜率效率實驗四 自動光功率控制實驗一、實驗目的1.了解自動光功率電路在光發端機中的作用2.學習自動光功率電路的組成及其工作原理二、實驗內容1.測量光功率控制電路的相關特征測試點的參數2.觀測自動光功率控制電路的過程實驗五 光接收機原理實驗一、