《光纤通信》课程教学大纲

《光纤通信》教学大纲课程名称：光纤通信（OpticalFiberCommunications）课程编码：1502ZY067课程类别：专业课-选修学分：2分总学时：32学时，其中，理论学时：26学时；实验学时：6学时适用专业：通信工程先修课程：大学物理、模拟电子技术、数字电子技术、通信原理一、课程性质《光纤通信》课程是通信工程的一门专业选修课程，该课程是研究以光波为载体、以光纤为媒介进行通信的一门学科。本课程主要介绍光纤通信的基本原理和系统，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较全面的了解。为今后从事光纤通信技术的应用、开发和光纤通信设备的制造、维护奠定坚实基础。二、课程目标（一）育人目标通过光纤通信这门课程，通过光纤通信的发展史，培养学生树立唯物主义科学发展观。分享我国在光纤方面的成就，增强民族自豪感和科技自信，文化自信。使学生深度理解社会主义核心价值观，引导学生成为又红又专，理实交融的人才。（二）知识和能力目标光纤通信课程紧密结合光纤通信的最新发展，全面系统地介绍了光纤通信系统的基本原理、基本技术、系统设计方法，主要内容包括：光纤通信的组成、发展概况、特点以及发展趋势；光纤的传输原理和传输特性、光纤的非线性效应；光源器件的结构与发光机理、光发送机的组成与设计；光检测器件的结构和原理、光接收机的相关理论；光纤连接器、耦合器、光开关等光无源器件的作用、原理与类型；光放大器的一般概念、典型光放大器的原理与应用；色散补偿的概念与一般方法；波分复用系统原理、设计与器件；光纤通信系统性能指标与设计；相干光通信、光孤子通信，光交换技术、全光通信网、量子通信等光纤通信新技术以及应用。具体目标如下：掌握光纤通信的基本概念及主要方法，能够针对通信网络领域相关工程问题，查找检索相关文献资料，获得问题的解决方案，并能够证实解决方案的合理性（毕业要求2.3）；掌握光纤通信系统性能指标与设计，构建合适的光纤通信系统，在整个设计过程中体现创新意识（毕业要求3.3）。课程目标与毕业要求指标点对应关系课程目标毕业要求指标点课程目标12.3能够运用基本原理，借助文献研究，分析通信网络领域工程问题解决方案及过程的影响因素，获得有效结论。课程目标23.3能够在通信系统的软硬件模块设计过程中体现创新意识。三、基本要求本课程的教学是以光纤通信系统为主线，全面系统地介绍了光纤通信系统的基本原理、基本技术、系统设计方法。教学过程中要注意与先修课程基础知识的联系，注意培养学生综合运用所学知识的能力，并能结合实际场景和目的，分析光纤通信网络领域工程问题，并能够设计相关的通信系统。五、教学内容121题1231自己，引导学生主动学习。练习2题3光源和光发射机3通过讲述光纤通信系统是由一个个子部分组成，引导学生团结合作的精神。课堂授课，课堂讨论、课后练习2题14光检测器和光接收机3光检测过程中，涉及到能量转换，引导学生一份耕耘一份收获的观点。课堂授课，课堂讨论、课后练习2题，15无源光器件与光放大器3光器件的发展，卡脖子技术问题的解决，引导学生的爱国情怀。课堂授课，课堂讨论、课后练习2题，16波分复用技术3为学生讲解波分复用，同时融入工程设计准则，引导学生建立绿色通信等行业意识。课堂授课，课堂讨论、课后练习2题1/27SDH与WDM光网络5分享光网络在国内的前沿技术，增强民族自豪感和科技自信，文化自信。课堂授课，课堂讨论、课后练习3题1/28光纤通信新技术4通信新技术，引导学生建立创新意识。课堂授课，课堂讨论、课后练习2题2第一章绪论1、光纤通信的概念2、光纤通信系统的基本单元3、光纤通信的基本问题4、光纤通信系统的主要性能指标5、光纤通信技术的回顾和展望本章重点：光通信系统的结构光纤通信系统的主要性能指标第二章光纤与光缆1、光纤结构2、光纤传输原理3、单模光纤4、多模光纤5、光纤使用特性和产品介绍6、光缆本章重点：光纤传输模式的概念光纤传输原理第三章光源和光发射机1、激光二极管2、发光二极管3、光发射机4、外调制器本章重点：光发射机的工作原理与结构能力：能够根据工程实际问题设计相应的光纤通信系统中光发射机部分第四章光检测器和光接收机1、光检测器的工作原理2、光检测器的特性参数3、光接收机4、光收发合一模块本章重点：光接收机的工作原理与结构能力：能够根据工程实际问题设计相应的光纤通信系统中光接收机部分第五章无源光器件与光放大器1、光纤连接器、光纤耦合器、光开关等无源光器件2、掺铒光纤放大器的工作原理、构成、特点及应用3、其它光放大器的工作原理与特点本章重点：掺铒光纤放大器的工作原理、特点及应用能力：能够根据工程实际问题设计相应的光纤通信系统中光放大器部分第六章波分复用技术1、WDM工作原理与特点；2、WDM系统中的合波器和分波器；3、WDM系统规范。本章重点：WDM技术的工作原理与特点能力：能够在光通信系统中使用波分复用技术第七章SDH与WDM光网络1、SDH光同步传送网；2、SDH的帧结构、复用结构与原理；3、WDM光网络；4、其它类型光网络。重点：SDH的标准光接口及速率体系SDH的帧结构能力：具备SDH与WDM光网络初步使用的能力第八章光纤通信新技术1、相干光通信2、光孤子通信3、光时分复用4、光码分多址5、全光网络本章重点：一些新技术的基本概念能力：具备查找文献，了解学术前沿，学习新技术的能力五、上机内容与学时分配实验项目与类型序号实验项目学时类型演示验证综合设计1P-I特性曲线测量2√2模拟信号光纤传输系统2√3时分复用光纤传输系统2√实验一P-I特性曲线测量1．实验要求了解半导体激光器LD的P-I特性，掌握光源P-I特性曲线的测试方法3.实验内容测量电压的方式获取光源P-I特性曲线3．仪器设备主控&信号源，2号、25号模块；23号模块；光纤跳线，连接线；万用表实验二模拟信号光纤传输系统实验要求了解模拟信号光纤通信原理，了解不同频率不同幅度的正弦波、三角波、方波等模拟信号的系统光传输性能情况。实验内容测量不同正弦波、三角波、方波的光调制系统性能仪器设备主控&信号源，25号模块；23号模块；光纤跳线，连接线；双踪示波器实验三时分复用光纤传输系统实验要求了解和掌握光纤接入网时分复用及解复用原理和过程，了解和掌握PCM编译码原理和过程。实验内容搭建光时分复用及解复用传输系统，观测数字信号和模拟信号在系统传输过程中波形及效果仪器设备主控&信号源，1号，2号，7号，13号，25号模块；光纤跳线，连接线；双踪示波器六、教学方法本课程以“理论联系实践”为教学理念。为了提高教学质量，增强学生的动手能力和综合分析能力，采用理论教学与实验训练相结合的教学方式，达到使学生掌握光纤通信的基本理论和基本方法的教学目标。主要教学环节包括课堂教学、作业、实验以及测试。课堂教学课堂教学以“互动式”方法为主导，在这一教学环节，学生以听课为主，并参与讨论，每次课程开始或课程中间进行提问，课后留有思考题。教师主要讲授课程的基本概念、基本理论和基本方法。本课程涉及学科多，广泛采用多媒体教学手段，注重提高课堂效率。作业和自学课堂上，教师会有针对性的提出作业要求。通过作业达到了加深理解、增强学生对光纤通信方法和技术的掌握，巩固教学效果。同时，精选讲课内容，精讲重点难点，安排学生自学易于理解的内容，培养学生自主学习的意识和能力。实验教学光纤通信是一门理论联系实际的课程。为了加深学生对理论教学内容的理解、训练学生的动手能力和综合分析能力。本课程配合理论学习，安排有8学时的实验。实验课要求学生在教师的指导下，能独立完成相关实验操作，分析实验数据，获取有效结论。七、考核与评价方式及标准考核标准与成绩评定课程考核包括平时成绩、测试成绩两个部分。平时成绩：50%，包括作业和实验。平时成绩评价标准基本要求评价标准优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）掌握光纤通信的基本概概念非常清晰，能主要概念清晰。能够基本概念基本清基本概念未掌念，主要的分析方法和处够独立地完成作独立完成作业，能够晰。作业大部分握。无法完成理方法，并能够用于解决业，并能够根据实在老师的指导下，采能独立完成，只作业，基本不实际问题际的传输问题，采用光纤技术来解决具备初步的光纤具备使用光纤用光纤技术来解决问题技术解决问题的技术解决问题问题。能力。的能力。测试成绩占50%，题型包括：选择题、填空题、计算题、设计与应用等。测试内容与要求基本要求评价标准比例（%）优秀（0.9-1）良好（0.7-0.89）合格（0.6-0.69）不合格（0-0.59）目掌握光纤通信的基掌握光纤通信的较好掌握光纤基本掌握光对光纤通信的标本概念及主要方基本概念和方法，通信的基本概纤通信的基基本概念和方1法，能够针对光纤能够查找资料获念和方法，能够本概念和方法掌握不到位，技术相关工程问得问题解决方案，查找一些资料法，能够查找对实际问题无题，查找检索相关并能够通过所掌提出解决方案，一些资料提法提出方法或60文献资料，获得问握的知识，证明方但方案的合理出想法，但系想法题的解决方案，并案的合理性。性的证明有所统性方案的能够证实解决方案欠缺提出有所欠的合理性。缺目掌握光纤通信传输掌握光纤通信传基本掌握光纤初步掌握光对光纤通信传标系统的相关技术，输系统的相关技通信传输系统纤通信传输输系统不清楚，2能够通过输出正确术，能够通过输出的相关技术，能系统的相关无法通过已知评估系统，并在设计中体现创新性。正确评估系统，并在设计中体现创够通过输出正确评估系统，并技术，能够通过输出正确数据评估系统40新性。在设计中体现评估系统。一定的创新性。课程目标达成评价《光纤通信》课程目标达成评价分析报告一、课程基本信息课程名称光纤通信课程性质专业课，选修学时学分32/2开课学期专业班级考核方式考查任课教师：评价人员：课程组长，命题教师，阅卷教师二、课程目标达成评估课程目标支撑指标点课程目标评价数据源评价依据分值平均分达成度值Ki评价方式毕业要求2.3能够运用基本原理，借助文献研究，分析通信网络领域工程问题解决方案及过程的影响因素，获得有效结论。目标1：掌握光纤通信的基本概念及主要方法，能够针对通信网络领域相关工程问题，查找检索相关文献资料，获得问题的解决方案，并能够证实解决方案的合理性测试：光纤通信的基本概念及主要方法（60分）T10=60试题构成说明T1=�1*0.5+�1*0.5�10�10=平时作业A10=100A1=毕业要求4.2能够在通信系统的软硬件模块设计过程中体现创新意识。目标2：掌握光纤通信系统性能指标与设计，构建合适的光纤通信系统