《光纤通信》教学大纲

《光纤通信》教学大纲（通信工程专业本科任选课）学时：64学分：4课程代码：0103226一、课程的性质、地位和作用1、课程性质本课程是通信工程专业本科的一门专业选修课，通过本课程的学习，使学生系统地掌握光技术与光纤通信的基本原理和基本知识；了解光纤通信的基本技术和最新发展，为毕业后从事本专业和相关专业的工作打下良好的基础。2、课程的地位通过本课程的学习，让学生掌握光纤的传输理论；光缆结构及特点；无源光器件的原理及性能；光源和光检测器的工作原理及特性；光纤放大器的工作原理及结构；光纤通信系统的组成与性能指标。并将介绍代表当今高速大容量光纤通信技术主流的波分复用光纤通信技术，以及代表未来光纤通信技术发展方向的全光光纤通信技术。使学生对光纤通信这一在当今信息领域内高速发展并起着关键作用的技术有一较好的了解。为进一步深造或走向社会打下一个良好的基础。3、课程的作用通过本课程的学习，对光纤通信及光纤通信系统建立起比较完整的概念，并掌握光纤通信的基本原理和基本技术，为进一步学习相关专业课程及从事通信技术类工作奠定一定的基础。本课程要求掌握光纤通信系统构成及特点，光纤通信的窗口波长，光纤分类及指标，光发射机的组成及对光源的要求，对光电检测器的要求；掌握光纤通信关键器件的原理及技术要求；熟悉光传输，中继放大技术；了解光纤通信中的新技术：光波分复用、光时分复用、光放大器及全光系统；初步掌握光通信网络的构成及组网技术。本课程对培养学生综合应用以前所掌握的《通信原理》、《数字通信》等课程的基本知识等有良好的促进作用。二、教学基本内容（一）导论1.1光纤通信的产生和发展1.2光纤通信系统1.3光纤通信的应用和发展（二）光纤与光缆2.1光纤光缆的结构和类型2.2光纤传输原理2.2.1射线光学理论分析法2.2.2波动光学理论分析法2.2.3单模传输条件2.3光纤传输特性2.3.1损耗特性2.3.2色散特性2.3.3非线性效应2.3.4随机双折射与偏振模色散2.4常用光纤类型（三）光源和光发送机3.1光源3.1.1激光产生原理3.1.2半导体激光器的结构及特性3.1.3发光二极管结构及特性3.2光源调制3.3光发送机3.3.1光发送机的结构3.3.2光发送机的性能参数（四）光检测器和光接收机4.1光检测器4.1.1光检测原理4.1.2PIN光敏二极管4.1.3雪崩光敏二极管4.1.4PIN与APD对比4.2光接收机4.2.1光接收机的结构4.2.2光接收机的性能指标4.3灵敏度及噪声分析4.3.1理想接收机灵敏度4.3.2光接收机噪声分析4.3.3光接收机误码率4.4光中继机（五）光无源器件5.1光纤连接器5.2光纤耦合器5.3光衰减器5.4光隔离器与光环行器5.5光调制器5.6光开关（六）光通信中的光放大器6.1光放大器基础6.2掺铒光纤放大器6.3光纤拉曼放大器6.4新型光纤放大器（七）数字传输体制7.1概述7.2准同步数字体系7.3同步数字体系7.4光传送网（八）光波分复用系统8.1波分复用原理8.2WDM系统结构及分类8.3WDM系统关键技术8.4WDM设备与组网8.5光时分复用（九）光纤通信系统性能9.1数字传输模型9.2光接口性能9.3光纤数字通信系统性能9.4光纤通信系统可用性9.5光纤通信系统设计（十）光纤通信网10.1光接入网10.2计算机高速互联光网络技术10.3智能光网络10.4全光网（十一）光纤通信新技术11.1相干光通信11.2光孤子通信技术11.3空间光通信11.4量子光通信三、教学基本内容的基本要求1.了解光通信的发展历史与发展前景、光通信的特点。2.掌握用射线方法分析光纤导光原理、数值孔径和时延差；掌握模式的有关概念；掌握光纤的损耗、色散和非线性以及影响。3.了解光纤的结构与分类；了解常用光纤的主要特性参数；了解光纤的模式理论。4.掌握各类光源的工作原理及主要特性。5.了解光调制方法和光发射机组成。6.掌握光检测器的主要特性。7.了解PIN和APD光检测器的原理，了解光接收系统组成和信噪比、灵敏度等性能。8.掌握掺铒光纤放大器(EDFA)、朗9.拉曼光纤放大器(OFR)和半导体光放大器(SOA)的工作原理、基本特性和关键技术参数。10.掌握各种光放大器的特点与性能比较。11.了解光放大器在光纤通信系统与网络中的应用技术。12.掌握波分复用光纤通信系统。12.了解光纤通信系统结构，全光光纤通信系统。四、学时分配建议1．理论讲授章节内容学时第一章绪论*光纤通信发展概况与前景*光纤通信系统的组成*光纤通信的特点2第二章光纤与光缆*光纤的构造、分类及制作方法*光纤传输原理及基本特性6*光纤的传光原理、光纤的光学特性、光纤的损耗特性、光纤的色散特性*光纤的特征方程与单模条件、损耗、色散的测量；几种常见的单模光纤型号，应用第三章光源与光发射机*光纤通信对光源的一般要求*半导体激光器*半导体发光二极管*光发射机的组成、应用；信号的调制8第四章光电检测器和光接收机*光电检测器的原理概述*PIN,APD；光电检测器的主要技术指标*光接收机的组成及应用*模拟光纤传输系统中的信噪比、数字光纤传输系统中的误码率、灵敏度、动态范围的计算6第五章*了解光纤连接器、光衰减器、光隔离器、光分路器、波分复用器等几种常用的无源光器件的结构、原理及应用*掌握无源器件的性能指标4第六章光纤放大器*了解光放大器的原理、分类*光纤放大器的性能参数*掌握掺铒光纤放大器（EDFA）的工作原理及在光纤通信中的应用6第七章数字光纤通信系统*数字光纤通信系统的组成*数字通信系统中的码型*同步（SDH）数字通信系统原理、掌握SDH帧结构，复用和映射；SDH的开销和指针；SDH设备与同步*SDH自愈环网的设计*数字光纤通信系统的性能*光纤通信系统的优化设计8第八章波分复用技术*波分复用系统的原理、组成*掌握路由与波长分配；光网络的生存性；*波分复用系统在通信网中的应用8综合测试光纤测试技术*光纤几何参数的测试*光纤光学参数的测量*光纤损耗特性的测量*光纤色散或带宽的测量*单模光纤归一化频率的测量*光发射机主要技术指标的测量*光接收机主要技术指标的测量2．实验（16学时）章节内容学时一二三四五六七八光纤通信系统组成及实验台的掌握光接收机的组成模拟信号、数字信号的光电转换电话语音光传输波分复用技术Optisystem仿真软件使用搭建光通信传输系统，仿真分析综合实训：光传输网的设计分析22222222四、教学大纲的使用说明考核方式：该课程为考试课，成绩评定采用百分制。主要参考书【1】沈建华著.光纤通信系统.北京：机械工业出版社，2014【2】原荣著.光纤通信系统.北京：机械工业出版社，2014【3】刘增基著.光纤通信系统.西安：西安电子科技大学出版社，2008【4】李玲，黄永清编著.光纤通信基础.北京：国防工业出版社，1999【5】邓大鹏等编著.光纤通信原理.北京:人民邮电出版社，2003【6】顾婉仪著.光纤通信系统.北京：北京邮电大学出版社，1999起草人：专业负责人：教学院长：