spContent=《光纤通信》是针对通信工程专业本科生开设的一门较为重要的专业课程。重点讲解光纤通信系统中的光源与光放大、光纤波导、光电接收机、光网络器件、光网络生存性及WDM光网路系统的基本原理及设计。通过学习使学生充分理解光纤通信与光网络系统的关键技术,能够利用在跨语言背景下利用专业知识来分析和设计光纤通信及光网络系统的相关问题,从而达到培养跨语言的专业问题的沟通交流能力、提升学生广博视野。
《光纤通信》是针对通信工程专业本科生开设的一门较为重要的专业课程。重点讲解光纤通信系统中的光源与光放大、光纤波导、光电接收机、光网络器件、光网络生存性及WDM光网路系统的基本原理及设计。通过学习使学生充分理解光纤通信与光网络系统的关键技术,能够利用在跨语言背景下利用专业知识来分析和设计光纤通信及光网络系统的相关问题,从而达到培养跨语言的专业问题的沟通交流能力、提升学生广博视野。
—— 课程团队
课程概述
我为什么要学习这门课?
《光纤通信》是电子信息工程领域的一门较重要的专业课。通过这门课的学习将对光纤通信器件、光通信系统和光网络有个系统的认识。
这门课的主题是关于什么?
这门课的主题是:光通信发展史;光通信系统的构成即光源、光检测器、光纤和光无源器件;光通信系统的性能指标、光网络的组成。
学习这门课可以获得什么?特别是对自己有什么帮助和应用。
学习这门课可以熟悉光通信器件,能简单设计光通信系统,并能分析系统指标。对以后从事华为、中国移动、中国电信等公司的光器件设计、光组网和光网络优化等工作有帮助。
这门课有什么特色和亮点。
这门课的特色和亮点是:借助仿真软件将抽象的理论简单化、形象化;通过案例的设计强化学生知识点的理解和提高学生的应用能力。
授课目标
课程目标1:能够通过光通信与光网络的发展史学习、光通信与光网络的基础光学知识概要,融入思政元素,培养学生的广博视野,提高学生的跨语言背景下学科交融的理解能力、国际视野、国家认同感;
课程目标2:能够运用光纤的理论模型、光系统器件特性、光网络中关键无源器件的特性模型、收发机模型及光网络系统的生存性、光层保护等知识分析光传输及光网络的性能,获得在跨语言背景下的复杂通信工程问题解决方案的影响因素分析能力,提升学生在跨文化背景下的专业问题的交流,沟通和书写能力;
课程目标3:能够利用WDM光网络系统的知识体系,设计WDM光网络传输系统,并给出系统性能的评价指标,获得跨语言环境下的工程实践能力;
成绩 要求
要求总评成绩大于60分合格;大于等于80分成绩优秀。
课程大纲
光纤通信的发展历史及光学概要
课时目标:使学生能理解光通信与光网络的发展史及发展趋势,并在过程中了解“光纤之父”----高锟在光纤通信与光网络发展史上的贡献、了解当前国内的光通信的发展,激发学生学习的热情、提升国家认同感、国际视野。通过引入华人再光通信发展史中的贡献及当前国内光通信的发展水平,激发学生学习的热情、提升国家认同感、国际视野。
1.1光纤通信 历史的回顾
1.2基本通信系统
1.3光纤的优点
1.4光纤通信的应用
光纤波导
课时目标:利用讨论式和启发式问答等方法,使学生理解信号在光纤中传输的基础理论、阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤及其模式和场的概念,在此基础上了解单模光纤与多模光纤的结构与原理,获得能够利用光纤“损耗和色散”两大特性对光通信系统的限制知识来分析和设计高质量的光纤传输系统的能力。
2.1光纤传输系统的光纤波导的基础理论知识
2.2 阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤及其模式和场
2.3 单模光纤和多模光纤的结构和原理
2.4光纤对于光通信系统的限制:衰减、非线性和色散
2.5光纤光缆的制造方法
光源、光放大器与光调制
课时目标:利用启发式问答等方法,使学生在理解发光二极管的工作特性的基础上理解激光产生的原理、光调制,能够在跨语言背景下掌握半导体激光器的结构及工作特性、光放大器,MZM调制器的工作特性,了解光纤激光器工作原理及应用、垂直腔面发射及窄谱宽激光器。在此基础上,获得以英文为背景的专业知识的书写、交流能力,并利用相关知识来分析和选择设计光纤通信系统时的合适的光源和放大器及光调制器。以大量光子的统一有序行为进行放大的原理为例,指出集体主义所能发挥出来的巨大力量,让学生感受集体主义的意义以及我国能够集中力量办大事的体制的优越性。
3.1发光二极管的工作特性与激光原理
3.2半导体激光器及其工作特性
3.3光纤放大器、光纤激光器及应用
3.4 垂直腔面发射及窄谱宽激光器
3.5光纤通信系统中的调制及分类
3.6发光二极管及半导体激光器的调制原理、MZM调制器工作原理
光探测器
课时目标:利用启发式问答等方法,使学生熟悉光检测原理和工作特性,在此基础上获得半导体光电二极管、PIN型光电二极管的工作原理及特性的分析方法,了解雪崩光电二极管结构及原理。熟悉光电探测器的工作特性,并能在设计光纤通信系统时正确选择光电探测器组成通信系统。
4.1光检测原理
4.2光电倍增器和半导体光电二极管的工作原理及工作特性
4.3PIN型光电二极管的工作原理及特性
4.4雪崩光电二极管的工作原理
光网络中的组件
课时目标:利用启发式问答等方法,使学生熟悉光网络体系结构,在此基础上掌握光网络系统中常用无源组件:耦合器与连接器、光纤隔离器与环形器、复用器与滤波器的原理及应用,了解光纤连接头的预处理,获得跨语言背景下的基于上述器件的基本光网络系统框架设计的能力。以WDM技术之父华人厉鼎毅先生;以及当前华为光通信技术的快速发展,海信等高速光器件的研发生产,激发学生的民族自豪感以及报效国家的责任感。
5.1 光网络系统中常用无源组件:耦合器与连接器、光纤隔离器与环形器、复用器与滤波器的原理及应用
5.2 光纤连接头的预处理
5.3 光分插复用器与光交叉互连
5.4 光放大器
WDM网络设计及网络保护
课时目标:利用启发式问答等方法,使学生熟悉光网络体系结构,在此基础上掌握光网络系统中常用无源组件:耦合器与连接器、光纤隔离器与环形器、复用器与滤波器的原理及应用,了解光纤连接头的预处理,获得跨语言背景下的基于上述器件的基本光网络系统框架设计的能力。以WDM技术之父华人厉鼎毅先生;以及当前华为光通信技术的快速发展,海信等高速光器件的研发生产,激发学生的民族自豪感以及报效国家的责任感。
5.1 WDM网络系统的物理构架设计及指标要求;
5.2 WDM网络的光路拓扑设计和路由与波长分配;
5.3 光网络系统中的交换技术;
5.4 网络生存性以及光层保护的概念;
5.5 光层保护方案;
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预备知识
先修《电磁场与电磁波》、《光纤光学》、《通信原理》等课程。
参考资料
1)《光网络》,Rajiv Ramaswami 等著,徐安士等译,2013(第三版) 2)《光纤通信》,Joseph C. Palais等著,王江平等译,2015 (第五版) |
3)《Optical Networks: A Practical Perspective》(第三版),R. Ramaswami等著,电子工业出版社。
常见问题
问题1:怎样进行课程学习?
每次进入课程后,首先看到的是课程公告,这里有最重要的信息。一定要注意有没有更新。课程公告也会自动发到学员注册的邮箱,请一定在注册的时候使用你常用的邮箱,以免误事。最新更新的教学内容也会在公告的右侧显示。
点击屏幕左边的“课件”,按照教学活动序列(点击“下一步”,或屏幕上方的图标)学习即可。在观看课件的过程中如果有疑问,可以点击课件标题旁边的“向老师提问”,这些提问会显示在讨论区“老师答疑区”中。
慕课课程本质上是完全网上课程,要求学员具有一定的上网条件,能够流畅的观看教学视频。
问题2:为什么我学完了活动,小绿点颜色还是半绿?我还需要重新学吗?
如果你确定你确实都完成了相关活动,就不需要重新学。小绿点只是软件系统提供的一种服务,因为课程小视频太多,有学员跳着看,就可能会错过一些视频,所以给予提示。我们在每讲结束时提供的核查表也是帮助大家确认是不是看过了所有的视频,做过了所有的活动,如果看核查表的时候看见某条内容很陌生,就有可能是漏看了,可以回到课件中去找:鼠标放到课件目录的图标上就会有文字标题出现。