《光纤通信技术》课程教案

/学年第学期教案课程名称：光纤通信技术课程代码：：教务处印制课次1课程类型理论项目（模块）项目一光纤、光缆概述教学目标掌握光纤通信系统组成掌握光纤通信的特点了解光纤通信技术的发展教学重点光纤通信系统的组成光纤通信通信的特点教学难点光纤通信系统的组成教学方法讲授法、启发法、案例法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备光通信发展历程教学内容课程介绍1.课程预修课程与后续课程教材及参考书课程内容设计考核方式二、光纤通信系统认知1.什么是光通信呈现图片：烽火台、旗语特点：采用日光作为光源，非相干光，方向性不好；空气作为传输介质，损耗大，无法实现远距离传输。提问：日常生活中的光通信？光通信是指一切运用光作为载体而传送信息的所有通信方式的总称2.什么是光纤通信？光纤通信则是单纯地依靠光纤作为媒质来传送信息的通信方式。3.光纤通信系统的组成（1）光发射机光发射机的作用是进行电/光转换，即把数字化的电脉冲信号码流转换成光脉冲信号码流并输入到光纤中进行传输。（2）光中继器光中继器的作用是补偿光能的衰减，恢复信号脉冲的形状。传统的光中继器采用的是光－电－光（O-E-O）的模式。（3）光纤光纤线路的功能是把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。光纤线路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。（4）光接收机光接收机的作用是进行光/电转换，即将由光纤传来的微弱光信号转换为电信号，经放大处理后，恢复成发射前的电信号。光纤通信的特点（1）优点：①通信容量大②传输损耗小③抗电磁干扰、无串音④适应能力强⑤重量轻⑥原材料来源丰富，潜在价格低廉（2）缺点：①需要光/电和电/光变换部分；②光直接放大难；③电力传输困难；④弯曲半径不宜太小；⑤要高级的切断接续技术；⑥分路耦合不方便。6.光纤通信的发展（1）1966年7月，高锟博士论文证明了用光纤作为传输介质实现光通信的可能性，设计了通信用光纤的波导结构。该论文被誉为光纤通信的里程碑。（2）1970年，美国康宁公司，用改进型化学气象沉淀法制造出当时第一根超低损耗光纤。传输损耗只有20dB/km。（3）光发送器件：1970年，美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续工作的砷化镓铝半导体激光器。（4）光纤通信系统光纤通信系统从小容量到大容量、从短距离到长距离、从旧体制（PDH）到新体制（SDH）的迅猛发展。1976年，美国在亚特兰大开通了世界上第一个实用化光纤通信系统。1985年，140Mbit/s多模光纤通信系统商用化。1990年，565Mbit/s单模光纤通信系统进入商用阶段。1993年，622Mbit/s的SDH产品进入商用化。1995年，2.5Gbit/s的SDH产品进入商用化。1998年，10Gbit/s的SDH产品进入商用化；同年20Gbit/s和40Gbit/s的DWDM系统进入商用化。2000年，以10Gbit/s为基群、总容量为320Gbit/sDWDM系统进入商用化。2005年，上海至杭州开通3.2Tbps超大容量的光纤通信系统。2005年，FTTH(FiberToTheHome)光纤到户。练习与作业无课后反思扩展光纤通信发展，提升学习兴趣注：1.一次课（2课时）写一份上述格式教案，课次为授课先后次序，填1、2、3...等。2.课程类型：理论或实践。3.教学环境：包含场所（教学楼、机房、实训室、操场等）和教具（实训设备、教学仪器、教学模型）。4.课后反思要与相应的授课日期、授课班级的授课实际情况相对应。

课次2课程类型理论项目（模块）项目一光纤、光缆概述教学目标掌握光纤的结构掌握光缆的结构与分类掌握光纤的分类教学重点1.掌握光纤的结构2.掌握光缆的结构与分类3.掌握光纤的分类教学难点光纤的结构教学方法讲授法、演示法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备光纤、光缆教学内容复习上次课程内容什么是光纤光纤是光导纤维的简称。由纤芯、包层和涂覆层3部分组成。什么是光缆将一根或多根光纤或光纤束制作成符合光学、机械和环境特性的结构体。1.光缆的结构光缆一般由缆芯、加强件、护层三大部分组成。（1）缆芯缆芯由单根或多根光纤芯线组成，有紧套和松套两种结构。被覆光纤是光缆的核心，决定着光缆的传输特性。①层绞式：由多根容纳光纤的套管绕中心的加强构件绞合成圆整的缆芯。金属或非金属加强件位于光缆的中心，容纳光纤的套管围绕加强件排列。②骨架式：把紧套光缆或一次被覆光纤放入中心加强件周围的螺旋形塑料骨架凹槽内而构成。这种结构的缆芯抗侧压力性能好，有利于对光纤的保护。③中心束管式：把一次被覆光纤或光纤束放入大套管中，加强件配置在套管周围而构成。这种结构的加强件同时起着护套的部分作用，有利于减轻光缆的重量。④带状式：把带状光纤单元放入大套管内，形成中心束管式结构，也可以把带状光纤单元放入骨架凹槽内或松套管内，形成骨架式或层绞式结构。带状式缆芯有利于制造容纳几百根光纤的高密度光缆，这种光缆已广泛应用于接入网。

（2）加强件作用：用来增强光缆的抗拉强度，提高光缆的机械性能。方式：中心加强元件；外周加强元件。材料：金属和非金属。（3）护层作用：进一步保护缆芯，使光纤能适应于各种场合敷设。光缆的护层分为护套和外护层。紧靠缆芯的是护套，用来防止钢带、加强元件等金属构件直接与缆芯接触而造成损伤；护套外的保护层是外护层，用于进一步增强对光缆的保护作用。使用材料：聚乙烯（PE）、铝箔—聚乙烯粘接护层（PAP）、双面涂塑皱纹钢带（PSP）等。（4）其他部件阻水油膏和聚酯带光纤的分类1.按传输波长分类按传输波长不同，光纤可分为短波长光纤和长波长光纤。短波长光纤的波长为0.85μm（0.8μm～0.9μm）。长波长光纤的波长为1.3~1.6μm，主要有1.31μm和1.55μm两个窗口。2.按折射率分布分类按照折射率分布的不同可以将光纤分为两种：一种是阶跃折射率光纤(Step-IndexFiber，SIF)；另一种是渐变折射率光纤(Graded-IndexFiber，GIF)。3.按传输模式分类光纤可分为多模光纤(Multi-ModeFiber，MMF)和单模光纤(SingleModeFiber，SMF)。多模光纤多模光纤就是允许多个模式在其中传输的光纤。优点：芯径大，容易注入光功率；制造、连接、耦合比较容易。缺点：存在模间色散，只能用于低速、短距离传输。（2）单模光纤光纤中只传输一种模式，其余的高次模全部截止。优点：单模光纤只传输一种模式（基模），所以不存在模式色散，因此它具有比多模光纤大得多的带宽，这对于高码速长途传输是非常重要的。缺点：芯径小，较多模光纤而言不容易进行光耦合，需要使用半导体激光器激励。4.按光纤的材料分类（1）石英玻璃光纤：以二氧化硅为主要材料。特点：耐火性能高，损耗低，是目前应用最广泛的光纤。2）多组分玻璃光纤：由二氧化硅、氧化钠、氧化钙等多组分玻璃材料组成。特点：损耗较低，但可靠性较差。3）石英芯塑料包层光纤：纤芯材料是石英，包层用硅树脂。4）塑料光纤：纤芯和包层均由塑料制成。特点：价格便宜，但损耗较大，可靠性不高。5.常用单模光纤：G.652、G.653、G.654和G.655四种种单模光纤。（1）G.652（普通单模光纤）G.652也称为色散非位移单模光纤，可以应用于1310nm波长和1550nm波长窗口的区域。在1310nm窗口区域有近似于零的色散，在1550nm窗口损耗最低，但是具有17ps/km•nm的色散值。当G.652光纤应用于1310nm窗口时，仅适用于SDH系统；当G.652光纤应用于1550nm窗口时，适用于SDH系统和DWDM系统，如果单通道速率大于2.5Gbit/s，需要进行色散补偿。（2）G.653（色散位移单模光纤）该类型光纤在1550nm窗口同时获得最低损耗和最小色散值。因此，主要运用于1550nm窗口。适用于高速、长距的单波长通信系统。但是采用DWDM技术时，在零色散波长区将出现严重的四波混频非线性问题，导致复用信道光信号能量的衰减以及信道串扰。（3）G.654光纤G.654光纤工作在1550nm窗口上，平均损耗0.15dB/km~0.19dB/km，比其他类型光纤的损耗低。零色散点仍然位于1310nm窗口。主要适用于长中继距离的光传输系统。（4）G.655（非零色散位移单模光纤）该类型光纤在1550nm窗口的光纤色散的绝对值不为零并处于某个范围内，保证该窗口处具有最低损耗和较小的色散值。适用于高速、长距的光通信系统。同时，由于非零色散值抑制了非线性四波混频对DWDM系统的影响，因此，该类型光纤主要用于DWDM系统。练习与作业一.1、2、4、5、6课后反思实物能加深理解，增强兴趣

课次3课程类型理论项目（模块）项目一光纤、光缆概述教学目标掌握光纤的特性教学重点1.光纤传输特性教学难点光纤的传输特性教学方法讲授法、案例法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备YD/T908-2020教学内容上次课程内容复习二、传输特性光纤的损耗(衰减)和色散(带宽)是描述光纤传输特性的重要参量。损耗②色散a.模间色散b.色度色散三、光纤的几何特性1.芯直径2.包层直径3.纤芯/包层同心度和不圆度4.光纤翘曲度四、光学特性1.截止波长(单模光纤)截止波长是单模光纤中光信号能以单模方式传播的最小波长。在通信链路中系统的工作波长要大于截至波长。模场直径和有效面积(单模光纤)模场直径越小，通过光纤横截面的能量密度就越大。当通过光纤的能量密度过大时，会引起光纤的非线性效应，造成光纤通信系统的光信噪比降低，影响系统性能。五、光纤的温度特性练习与作业三、3课后反思加强练习，使学生在练习中掌握光缆的选型

课次4课程类型理论项目（模块）项目一光纤、光缆概述教学目标1.掌握握光缆的选型教学重点1.光缆的选型教学难点光缆的选型教学方法讲授法、案例法教学环境教学楼授课日期2024/3/6授课班级2022级城轨供配电技术1.2班教学过程设计课前准备YD/T908-2020教学内容上次课程内容复习二、光缆选型光缆的选型就要知道光缆型号的表示。通信光缆的标准可参见YD/T908-2002中华人民共和国通信行业标准“光缆型号命名方法”。光缆的型号由型式和规格两部分构成，中间用“-”分隔。如：GYFTZA53-36B1.2型式规格1.光缆型式光缆的型式是由分类、加强构件、光缆派生结构特征、护层和外护层5个部分组成。2．光缆规格光缆的规格是由光纤和导电芯线的有关规格组成，之间“+”号隔开。①分类的代号GY——通信用室(野)外光缆]GS——通信用设备内光缆GM——通信用移动式光缆GH——通信用海底光缆GJ——通信用室(局)内光缆GT——通信用特殊光缆②加强件的代号加强件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。无符号——金属加强件F——非金属加强件③结构特征的代号结构特征应表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。a.缆芯光纤结构无符号——分立式光纤结构D——光纤带结构b.二次被覆结构无符号——光纤松套被覆结构或无被覆结构J——光纤紧套被覆结构S——光纤束结构注：光纤束结构是指经固化形成一体的相对位置固定的束状光纤结构。c.松套管材料无符号——塑料松套管或无松套管M——金属松套管d.缆芯结构无符号——层绞结构G——骨架槽结构X——中心管结构e.阻水结构无符号——全干式或半干式T——填充式f.承载结构\;[HT]无符号——非自承式结构C——自承式结构g.吊线材料无符号——金属加强吊线或无吊线F——非金属加强吊线h.截面形状\;[HT]无符号——圆形8——“8”字形状B——扁平形状E——椭圆形状④护套的代号无符号——非阻燃材料护套Z——阻燃材料护套护套材料和结构代号;Y聚乙烯护套H低烟无卤护套V聚氯乙烯护套L铝护套U聚氨酯护套G钢护套A铝-聚乙烯粘结护套（简称A护套）F非金属纤维增强-聚乙烯粘结护套（简称F护套）S钢-聚乙烯粘结护套（简称S护套)W夹带钢丝的钢-聚乙烯粘结护套（简称W护套）注：V、U和H护套具有阻燃特性，不必在前面加Z。⑤外护层的代号当有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层或外套的某些部分和全部，其代号用两组数字表示(垫层不需表示)，第一组表示铠装层，它可以是一位或两位数字，第二组表示外被层或外套，它应是一位数字，1钢管2绕包双钢带3单细圆钢丝33双细圆钢丝4单粗圆钢丝44双粗圆钢丝5皱纹钢带6非金属丝7非金属带注：当光缆有外被层时，用“0”表示无铠装层；当光缆无外被层时，用“无符号”表示无铠装层。外被层或外套代号无符号无外被层1纤维外被层2聚氯乙烯套3聚乙烯套4聚乙烯套加覆尼龙套5聚乙烯保护管6阻燃聚乙烯套7尼龙套加聚氯乙烯套[BG)F]\;[HT]（2）光缆规格光缆的规格由光纤、通信线和导电芯线的有关规格组成，之间用“+”号隔开①光纤规格光纤的规格由光纤数和光纤类别组成。注:如果同一根光缆中含有两种或两种以上规格(光纤数和类别)的光纤时，中间应用“+”号连接。光纤数的代号：用光缆中同类别光纤的实际有效数目的数字表示。光纤类别的代号：用光纤产品的分类代号表示，即用大写A表示多模光纤，用大写B表示单模光纤，再用数字和小写字母表示不同种类的光纤。现需要非金属加强构件、松套层绞填充式、铝一聚乙烯粘接护套、皱纹钢带铠装、聚乙烯护套通信用室外光缆，包含12根B1.3类单模光纤、2对标称直径为O.4mm的通信线和4根标称截面积为1.5mm2的馈电线，请选择适当光缆型号。光缆型号应表示为:GYFTA53-12B1.3+2×2×O.4+4×1.5。练习与作业课外习题课后反思加强练习，使学生在练习中掌握光缆的选型

课次5课程类型理论项目（模块）项目二无源光器件教学目标掌握光耦合器的使用和性能掌握光隔离器、环形器、波长转换器、滤波器的功能教学重点光耦合器光隔离器、环形器、波长转换器、滤波器教学难点光耦合器教学方法讲授法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备光分路器教学内容一、复习上次课程内容二、光耦合器SHAPE①T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器，如图2-9（a）所示，其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组合器。②星形耦合器这是一种n×m耦合器，如图2-9（b）所示，其功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤，m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分配器。③定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分别取出光纤中向不同方向传输的光信号。如图2-9（c）所示，光信号从端1传输到端2，一部分由端3耦合，端4无输出；光信号从端2传输到端1，一部分由端4耦合，端3无输出。因此定向耦合器只可用作分路器，不能用作合路器。④波分复用器/解复用器这是一种与波长有关的耦合器，如图2-9（d）所示。波分复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号，分配给不同的接收机。前者称为合波器，后者称为分波器。后面有详细的介绍。（2）光耦合器的性能指标光耦合器性能指标的参数有：隔离度、插入损耗和分光比等。下面以2×2定向耦合器为例来说明。①隔离度A如图2-9（c）所示，由端1输入的光功率P1应从端2和端3输出，端4理论上应无光功率输出。但实际上端4还是有少量光功率输出（P4），其大小就表示了1、4两个端口的隔离程度。隔离度A表示为：一般情况下，要求A>20dB。②插入损耗L它表示了定向耦合器损耗的大小。如由端1输入光功率P1，应由端2和端3输出光功率为P2和P3，插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值，用L表示为：一般情况下，要求L≤0.5dB③分光比T分光比等于两个输出端口的光功率之比，如从端1输入光功率，则端2和端3分光比为：一般情况下，定向耦合器的分光比为1︰1～1︰10，由需要来决定。三、光隔离器光隔离器的作用是保证光波只能正向传输的器件，防止光路中由于各种原因产生的反射光对光源以及光路系统产生的不良影响。四、光环行器光环行器的典型结构有N（N≥3）个端口，如图2-17所示，图（a）为三端口环行器，图（b）为四端口环行器。当光由端口1输入时，光几乎无损地由端口2输出，其他端口几乎没有光输出；当光由端口2输入时，光也几乎无损地由端口3输出，其他端口几乎没有光输出，依此类推。五、光波长转换器能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件称为光波长转换器。1．光电型波长转换器如图所示，接收机中的光电检测器首先将波长为λ1的输入光信号转换为电信号，经过放大器的放大以后，对激光器进行调制，输出所需要的波长为λ2的光信号，即完成了光波长转换。图2-18光电型波长转换器2．全光型波长转换器全光型波长转换器的核心器件是半导体光放大器（SOA）。SOA的放大原理与半导体激光器的工作原理相同，也是利用能级间受激跃迁而出现粒子数反转的现象进行光放大。SOA有两种：一种是将通常的半导体激光器当作光放大器使用，称作F-P半导体激光放大器(FPA)；另一种是在F-P激光器的两个端面上涂有抗反射膜，消除两端的反射，以获得宽频带、高输出、低噪声。六、光滤波器在光纤通信系统中，只允许一定波长的光信号通过的器件称为光滤波器。SHAPE练习与作业一．1、3、4二．1三．1课后反思无源器件种类较多，掌握使用场合

课次6课程类型理论项目（模块）项目二无源光器件教学目标掌握光耦合器的使用和性能掌握光隔离器、环形器、波长转换器、滤波器的功能教学重点光耦合器光隔离器、环形器、波长转换器、滤波器教学难点光耦合器教学方法讲授法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备光分路器教学内容一、复习上次课程内容二、光耦合器SHAPE①T形耦合器这是一种2×2的3端耦合器，如图2-9（a）所示，其功能是把一根光纤输入的光信号按一定比例分配给两根光纤，或把两根光纤输入的光信号组合在一起，输入一根光纤。这种耦合器主要用作不同分路比的功率分配器或功率组合器。②星形耦合器这是一种n×m耦合器，如图2-9（b）所示，其功能是把n根光纤输入的光功率组合在一起，均匀地分配给m根光纤，m和n不一定相等。这种耦合器通常用作多端功率分配器。③定向耦合器这是一种2×2的3端或4端耦合器，其功能是分别取出光纤中向不同方向传输的光信号。如图2-9（c）所示，光信号从端1传输到端2，一部分由端3耦合，端4无输出；光信号从端2传输到端1，一部分由端4耦合，端3无输出。因此定向耦合器只可用作分路器，不能用作合路器。④波分复用器/解复用器这是一种与波长有关的耦合器，如图2-9（d）所示。波分复用器的功能是把多个不同波长的发射机输出的光信号组合在一起，输入到一根光纤；解复用器是把一根光纤输出的多个不同波长的光信号，分配给不同的接收机。前者称为合波器，后者称为分波器。后面有详细的介绍。（2）光耦合器的性能指标光耦合器性能指标的参数有：隔离度、插入损耗和分光比等。下面以2×2定向耦合器为例来说明。①隔离度A如图2-9（c）所示，由端1输入的光功率P1应从端2和端3输出，端4理论上应无光功率输出。但实际上端4还是有少量光功率输出（P4），其大小就表示了1、4两个端口的隔离程度。隔离度A表示为：一般情况下，要求A>20dB。②插入损耗L它表示了定向耦合器损耗的大小。如由端1输入光功率P1，应由端2和端3输出光功率为P2和P3，插入损耗等于输出光功率之和与输入光功率之比的分贝值，用L表示为：一般情况下，要求L≤0.5dB③分光比T分光比等于两个输出端口的光功率之比，如从端1输入光功率，则端2和端3分光比为：一般情况下，定向耦合器的分光比为1︰1～1︰10，由需要来决定。三、光隔离器光隔离器的作用是保证光波只能正向传输的器件，防止光路中由于各种原因产生的反射光对光源以及光路系统产生的不良影响。四、光环行器光环行器的典型结构有N（N≥3）个端口，如图2-17所示，图（a）为三端口环行器，图（b）为四端口环行器。当光由端口1输入时，光几乎无损地由端口2输出，其他端口几乎没有光输出；当光由端口2输入时，光也几乎无损地由端口3输出，其他端口几乎没有光输出，依此类推。五、光波长转换器能够使信号从一个波长转换到另一个波长的器件称为光波长转换器。1．光电型波长转换器如图所示，接收机中的光电检测器首先将波长为λ1的输入光信号转换为电信号，经过放大器的放大以后，对激光器进行调制，输出所需要的波长为λ2的光信号，即完成了光波长转换。图2-18光电型波长转换器2．全光型波长转换器全光型波长转换器的核心器件是半导体光放大器（SOA）。SOA的放大原理与半导体激光器的工作原理相同，也是利用能级间受激跃迁而出现粒子数反转的现象进行光放大。SOA有两种：一种是将通常的半导体激光器当作光放大器使用，称作F-P半导体激光放大器(FPA)；另一种是在F-P激光器的两个端面上涂有抗反射膜，消除两端的反射，以获得宽频带、高输出、低噪声。六、光滤波器在光纤通信系统中，只允许一定波长的光信号通过的器件称为光滤波器。SHAPE练习与作业一．1、3、4二．1三．1课后反思无源器件种类较多，掌握使用场合

课次7课程类型理论项目（模块）项目三光端机教学目标掌握光端机的接口类型掌握光发送机的组成掌握光发送机的参数教学重点1.光发送机的组成2.光发送机的参数教学难点光发送机的组成教学方法讲授法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备光端机图片教学内容一、复习上次课程内容二、光端机的接口1.光接口类型按照不同的使用场合，光接口有三种类型：距离不超过2km的局内应用，用I表示；距离大约在15km的局间短距离应用，用S表示；距离在40km和80km左右的局间长距离通信，用L表示；每种应用场合的光接口，可按所传输的不同信号速率等级：STM-1、STM-4、STM-16，分别在代表应用场合的英文字母后以数字：—1，—4，—16表示。再按所使用的光纤类别及工作波长分成三种，分别在上述数字之后再以．1、．2和．3表示，一般．1可以省去这个表示符，具体如表应用场合局内短距离局间长距离局间工作波长(nm)13101310155013101550光纤类型G.652G.652G.652G.652G.652G.653传输距离(km)≤2～15～40～60STM-1I—1S—1.1S—1.2L—1.1L—1.2L—1.3STM-4I—4S—4.1S—4.2L—4.1L—4.2L—4.3STM-16I—16S—16.1S—16.2L—16.1L—16.2L—16.32.光接口参数光缆设施E/O光缆设施E/ORX·SRO/ETX图中S点是紧挨着发送机的活动连接器（TX）后的参考点，R是紧挨着接收机（RX）的活动连接器（RX）前的参考点，如果有光配线架，配线架上的附加光连接器应作为光纤链路的一部分，即属于S点和R点之间。光接口的参数可以分为三大类：参考点S处的发送机光参数、参考点R处的接收机光参数和S—R点之间的光参数。在规范参数的指标时，均规范为最坏值，即在极端的（最坏的）光通道衰减和色散条件下，仍然要满足每个再生段（光缆段）的误码率不大于1×10-10的要求。二、光发送机的组成光发送机的作用是进行电/光（E/O）转换，即把数字化的电信号码流转换成光信号码流并送入到光纤中进行传输。光发送机的基本组成如图所示。（1）均衡放大由电端机送来的电信号经过电缆传输产生了衰减和畸变，在进入发送机时首先经过均衡放大，以补偿衰减的电平、均衡畸变的波形。（2）码型变换我们知道电端机送来的码型是HDB3码或CMI码，电信号经过均衡放大后码型没有改变，HDB3是双极性归零码（即+1，0、−1），CMI是归零码。而光源一般只识别“0”、“1”，“0”表示无光发出，“1”表示有光发出。因此需要将HDB3或CMI通过码型变换电路将双极性码变换为单极性码，将归零码变换为不归零码，经过码型变换后转换为单极性不归零码（即NRZ码），以适合光发送机的要求。（3）复用利用一个大的传输信道来同时传送多个低容量的用户信息及开销信息的过程。（4）扰码扰码可有规律地破坏长连“0”和长连“1”的码流。从而达到“0”、“1”等概率出现，利于收端从线路数据码流中提取时钟，经过扰码输出的为加扰NRZ的电信号。（5）时钟提取提取PCM中的时钟信号，供给码型变换和扰码电路使用。（5）光源产生作为光载波的光信号，并作为信号传输的载体携带信号在光纤传输线路中传送。（7）调制（驱动）电路用经过扰码后的数字电信号对光源进行调制，让光源发出的光信号强度随电信号码流的变化，形成相应的光信号送入光纤，即完成电/光变换任务。（8）温度控制和功率控制控制电路包括自动温度控制（ATC）电路和自动功率控制（APC）电路，以稳定半导体激光器的工作温度和输出的平均光功率。（9）监测电路光源过流保护电路：在光源二极管上反向并联一只肖特基二极管，以防止反向冲击电流过大。无光告警电路：当光发送机电路出现故障，或输入信号中断，或激光器失效时，都将使激光器“较长时间”不发光，这时延迟告警电路将发出告警指示。LD偏流（寿命）告警当偏流大于原始值的3～4倍时，激光器寿命完结，发出延迟维修告警信号。3．光发送机的参数测试（1）平均发送功率平均发送光功率是发送机耦合到光纤的伪随机序列的平均功率在S参考点上的测试值P，又称作“入纤光功率”。我们常用毫瓦分贝来表示（dBm）平均发送光功率：(dBm)（2）消光比（EX）消光比定义为信号全“1”的平均发光功率P11与信号全“0”的平均光功率P00的比值。EX＝10lg(P11/P00)(dB)练习与作业三．4、7课后反思课次8课程类型理论项目（模块）项目三光端机教学目标LD组成及特性LED组成及特性教学重点1.LD组成及特性2.LED组成及特性教学难点LD组成及特性教学方法讲授法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备光端机图片教学内容一、复习上次课程内容二、光源1.LD（1）组成：工作物质、泵浦源和光学谐振腔。（2）特性：①阈值特性当I＜Ith时，发出非相干的荧光；当I＞Ith后，发出相干的激光。②光谱特性多模激光器（MLM），多个模式、光谱宽，纵模间隔几纳米。单纵模激光器（SLM）一个模式振荡。③温度特性阈值电流会随温度的升高而加大。2.LED（1）组成：工作物质，泵浦源构成。发出荧光此LED是无阈值器件，对温度不敏感。LED有更好的线性输入——输出特性。练习与作业三．4、7课后反思课次9课程类型理论项目（模块）项目三光端机教学目标1.光接收机的构成2.掌握光接收机的特性3.掌握光电二极管的特性教学重点1.光接收机的特性2.光电二极管的特性教学难点光电二极管的特性教学方法讲授法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备实验环境教学内容一、复习上次课程内容二、光接收机的组成三、光接收机指标测试1.光接收机灵敏度(dBm)2.接收机过载功率(dBm)动态范围四、光电检测器1.光电检测器种类PINAPD光电检测器的特性响应度（A/W）②量子效率③响应速度④噪声:热噪声、暗电流噪声和漏电流噪声、散弹噪声。⑤倍增因子练习与作业三．课后反思

课次10课程类型理论项目（模块）项目四光中继器的使用教学目标1.光中继的作用、类型。2.EDFA的优点、结构、应用教学重点光中继器的作用全光中继器的类型教学难点EDFA的组成、结构、应用教学方法讲授法、演示法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备教学内容一、复习前面课程内容二、光中继器1.光中继器的作用补偿光信号、延长传输距离2.光中继器的分类光电光中继器全光中继器：半导体光放大器（SOA）和光纤放大器（FOA）3.EDFA(1)EDFA优点①工作波长在1

530～1

565nm范围，与光纤最小损耗窗口一致，可在光纤通信中获得广泛应用。②对掺铒光纤进行激励的泵浦功率低，仅需几十毫瓦。③耦合效率高。④增益高且特性稳定、噪声低、输出功率大。⑤可实现信号的透明传输。（2）EDFA缺点①波长固定(只能放大1550nm左右的光波)②增益带宽不平坦（3）EDFA的构成（4）EDFA的应用练习与作业实验报告课后反思

课次11课程类型实践项目（模块）实践一光发送机平均光功率测试教学目标掌握光发送机平均光功率的测试方法教学重点光发送机平均光功率的测试方法教学难点光发送机平均光功率的测试教学方法讲授法、演示法、练习法教学环境传输实验室授课日期授课班级教学过程设计课前准备光纤、光功率计、光源、光纤连接器教学内容1.平均发送功率平均发送光功率是发送机耦合到光纤的伪随机序列的平均功率在S参考点上的测试值P，又称作“入纤光功率”。我们常用毫瓦分贝来表示（dBm）平均发送光功率：(dBm)平均发送光功率测试原理图如图所示。2.测试步骤：（1）根据图连接设备及器件。（2）信号源给被测光端机送伪随机二进制序列作为测试信号。根据ITU-T建议，信号源应能产生不同长度的码型信号，不同比特率对应的伪随机序列长度。连接被测光端机的输出端口与光功率计。用光纤跳线分别插入被测光端机与光功率计连接器，此时光功率计读出的功率（P）就是被测光端机的平均发送光功率。！注意：平均光功率与PCM信号的码型有关，NRZ码与占空比为50%的RZ码相比，其平均光功率要大3dB。3.根据实际实训条件搭建测试环境（1）根据搭建的实际测试环境，在图中对应的位置写出信号源、被测光端机、光功率计的具体型号。（2）在图中写出光纤跳线插入的被测光端机输出端口的标识（Tx、Rx）。（3）写出光纤跳线所使用的光纤连接器的种类：。（4）记录测试数据P=mW；Pt=dBm。练习与作业实验报告课后反思

课次12课程类型理论项目（模块）期中教学目标对已学知识点巩固，查缺补漏教学重点教学难点教学方法练习教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备教学内容1.画出光纤通信系统方框图。2.光纤的损耗特性包含哪几项，哪些属于本征损耗。3.说明光纤色散的分类，指出多模光纤以哪种色散为主。4.画出光发送机的原理框图。5.列出半导体激光器转换效率（光电效率）ηd的表达式。6.写出LD和LED异同点。7.画出数字光接收机原理方框图。8.一个PIN光电二极管，当时，响应度为0.6A/W，计算它的量子效率。9.某光纤通信系统光发送端输出光功率为0.5mW，接收机灵敏度为0.2μW，若用dBm表示分别为多少？10.光接收机的灵敏度和过载光功率有什么区别?11.写出常用的无源光器件（至少四种）。12.写出光发送机和光接收机的主要性能指标。13.写出常用的光中继器是哪种类型。常用的光纤放大器是哪种，它有什么特点？14.EDFA有哪几种结构？在光纤通信系统中有哪些应用。练习与作业课后反思课次13课程类型理论项目（模块）项目五SDH发展、特点及帧结构教学目标1.SDH的特点2.SDH的基本概念、速率3.SDH帧结构。教学重点SDH的基本概念、速率SDH帧结构教学难点SDH帧结构教学方法讲授法、启发法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备教学内容一、SDH（SynchronousDigitalHierarchy）同步数字体系SDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号结构等级。二、SDH的核心特点同步复用：便于上下业务；标准光接口：便于横向兼容；强大的网管能力：便于维护管理三、SDH帧结构1.段开销（SOH）区域段开销分为RSOH和MSOH。2.信息净负荷（Payload）区域3.管理单元指针区域4.SDH速率练习与作业一、二课后反思课次14课程类型理论项目（模块）项目五SDH复用教学目标掌握SDH网元类型掌握常用拓扑结构教学重点SDH网元类型教学难点SDH网元类型教学方法讲授法、启发法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备教学内容一、复习上次课程内容二、SDH网元SDH传输网由各种网元构成，网元的基本类型有终端复用器（TM）、分插复用器（ADM）、同步数字交叉连接设备（SDXC）和再生中继器（REG）等。1.终端复用器（TM）用在网络的终端站点上。2.ADM用于SDH传输网络的转接站点。完成直接上、下电路功能。3.数字交叉连接设备（DXC）是SDH网络的重要网络单元，兼有复用、配线、保护/恢复、监控和网管多项功能，DXC的核心是交叉连接。4.REG的作用是完成信号的再生整形，将东/西侧的STM-N信号传到西/东向线路上去。三、SDH拓扑结构1.链型2.星型3.树形4.环形5.网孔形练习与作业一、二课后反思

课次15课程类型理论项目（模块）项目6DWDM教学目标掌握DWDM系统组成掌握DWDM性能指标教学重点DWDM系统组成DWDM性能指标教学难点DWDM系统组成教学方法讲授法、启发法、案例法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备教学内容复习上次课程内容本章内容DDWDM&OTNDWDMDWDMOTNOTN的技术优势OTN的技术优势DWDM的特点OTN的网络层次DOTN的网络层次DWDM系统组成OTNOTN的帧结构DWDM的监控技术DWDMDWDM的网元与拓扑DDWDM的性能指标三、DWDM1.概念密集波分复用技术在1根光纤上承载多个波长（信道）系统。2.特点①充分利用光纤的带宽资源，传输容量巨大②超长的传输距离③平滑升级扩容3．系统组成①光发射机②光接收机③光中继器④光监控信道⑤网络管理系统练习与作业练习题5

课次16课程类型理论项目（模块）项目6DWDM教学目标掌握DWDM系统组成掌握DWDM性能指标教学重点DWDM系统组成DWDM性能指标教学难点DWDM系统组成教学方法讲授法、启发法、案例法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备教学内容一、复习上次课程内容二、DWDM1.监控技术ITU-T建议使用一个特定的波长作为光监控通道，此波长位于业务信息传输带外时可选1310nm、1480nm和1510nm。其中，以1510nm为优先选择通道。2.网元与拓扑①光终端设备（OTM）、光线路放大设备（OLA）、光分插复用设备（OADM）。②点对点组网、链型组网、环型组网、环带链型组3.主要性能指标工作波长：C波段通路间隔标称中心频率中心频率偏移练习与作业练习题5

课时17课程类型理论项目（模块）项目七OTN教学目标掌握OTN的网络层次教学重点掌握OTN的网络层次教学难点OTN的网络层次教学方法讲授法、启发法、案例法教学环境教学楼授课日期授课班级教学过程设计课前准备教学内容一、复习上次课程内容二、OTN1.OTN优势①光信号的处理可以基于单个波长，或基于一个波分复用组。②在OTN网络的边缘，不同体制的信号被统一封装进入开销丰