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第1章 光纤通信概述1.1光纤通信的基本概念 1.光纤通信光纤通信是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。
2.光波特性 （1）光速：① 在真空中：v f =λ，o c f =λ （8c 310m/s =⨯） ② 在介质中：v c/n = （n 是折射率） （2）光是电磁波：TM 、TE 、TEM （3）光具有二重性① 波动性（宏观）：光具有反射、折射、衍射和干涉等。
② 粒子性（微观）：光具有能量、 动量和质量等。
3.电磁波谱1.1光纤通信的特点 1.优点（1）传输频带宽，通信容量大 （2）传输损耗小 （3）抗电磁干扰 （4）光纤线径细、重量轻 （5）制作光纤的资源丰富 2.缺点（1）光纤弯曲半径不宜过小（2）光纤的切断和连接操作技术要求高 （3）分路、耦合操作繁琐1.3 光纤通信系统的基本组成目前光纤通信系统多采用强度调制/直接检波（IM/DD）。
1.光发射机光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。
光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半导体激光器（LD）或半导体发光二极管（LED）。
2.光接收机光接收机中的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管（PIN）和雪崩光电二极管（APD）。
3.光中继器光纤通信中光中继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的中继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。
1.4 光纤通信的发展趋势1.向超高速光纤系统发展2.向超大容量WDM系统发展3.向光传送网方向发展4.向G.655光纤发展5.向宽带光纤接入网方向发展（FTTH）第2章光导纤维2.1 光纤的结构和分类2.1.1 光纤的结构1.纤芯层（1）位置：光纤的中心部位，折射率为n1。
（2）尺寸：单模光纤的直径d1=2a=4μm～10μm，多模光纤的直径d1=50μm。
（3）材料：高纯度SiO2，掺有极少量的掺杂剂。
2.包层（1）位置：位于纤芯的周围，折射率为n2。
课程教案（2015—2016学年第二学期）课程名称：光纤通信授课学时： 44学时授课班级：电子信息工程13级任课教师：教案（首页）第2章光纤与光缆（一）教学内容：基本光学定律和定义，光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，圆波导的模式理论，单模光纤的基本原理，光纤材料和制造基本原理。
重点：光纤模式和结构，光纤波导传输的基本原理，单模光纤的基本原理，光纤材料和制造基本原理。
难点：圆波导的模式理论（四）概述对光纤的结构和分类做简单介绍,对光纤的导光原理采用射线法和标量近似解法进行重点分析。
对单模光纤的结构特点、主模及单模传输条件进行讨论。
介绍光纤的传输特性及特殊光纤。
教学环节教学过程引言本章课程的讲授在整个通信技术的发展中传输介质始终是人们需要不断研究和改进的课题，光通信从19世纪前就已得到应用，但由于没有找到合适的传输介质，使得光通信无法充分发挥其优点。
1966年英籍华人科学家C.K.Kao发表论文提出可以利用纯度极高的石英玻璃作为传输煤质来传送光信号，从而拉开了光纤通信技术飞速发展的序幕（C.K.Kao博士也因此成就获得2009年Nobel物理学奖）。
近半个世纪来，人们对光纤的结构、制造工艺不断改善，使得光纤的传输性能越来越优良，光纤已经成为现代长途干线网络信息传输的首选传输介质。
本章将对光纤进行详细的讨论，使学生对光纤通信课程建立较好的基本理解。
在讲授基本内容之前请学生回答自己对实际生活中所接触的光纤光缆的认识和理解，大家在什么地方用过光纤呢？家里或宿舍上网时信息是通过什么进行传输或如何进行传输的呢？通过提问对学生进行较好的引导，让学生上课时很快提高兴趣。
2.1 光纤的结构和分类2.1.1 光纤的结构光纤有不同的结构形式。
目前，通信用的光纤绝大多数是用石英材料做成的横截面很小的双层同心玻璃体，外层玻璃的折射率比内层稍低。
折射率高的中心部分叫做纤芯，其折射率为，直径为2a；折射率低的外围部分称为包层，其折射率为，直径为2b。
通信系统组成送信道信道：信号传输媒介噪声：各种干扰信号接收机：完成发送机的反变换（滤波，放大，解调）信宿：完成原始电信号原始消息一：光纤通信发展史1.光纤通信概念：以光载波运送信息，以光纤为传媒的通信。
2.古老光通信：烽火台，交通灯，光电话/880，贝尔实验室。
3.三个主要技术：光源: 1960 红宝石激光器1962 LED1977Bell实验室成功研制100HLD光纤：1966 高锟严格论证从人类玻璃中祛除杂质可制成低衰减光纤。
1970公司制出20dB/km1973 Bell实验室制成1dB/km，现在02dB/km以下。
1973 日本解决接续问题。
1974活动连接器光检测器：70年代研制成功。
1．三个阶段：第一阶段：1970-1979：光源，光纤检测器研制成功。
由美国，亚特兰大，第一个光纤通信系统建成。
第二阶段：光纤技术突破：衰减降02dB以下。
79-89 年：多模单模光系统建设高潮第三阶段：89年至今：光系统PDH SDH过渡。
传输速率提高，光纤放大器问世，给光纤通信技术带来巨大变革。
光纤传输光放大光集成，光分播复用，光交叉相连，光交换的全光网时代。
将来:宇宙星际光通信，可能实现。
2.光在电磁波谱中位置：可见光：λ039—076μm近线外：λ 0.76—15μm中线外：λ 15 —25μm远线外：λ25—300μm光纤通信：λ0.8—1.8μm f:1.67—3.75*10短波长：0.8~0.9μm长波长：1.0~1.8μm超长波长：>2μm二：光纤通信类型及特点1．按信号类型分：光纤模拟通信系统：广播，电视光纤数字通信系统：PCM数字信号2．按光调制分：直接调制光纤系统：电信号对光源强变调制外差调制光纤系统：电信号对光源发出光载波调制。
3．按光纤特性分：多模光纤通信系统：140Mbit/s以下单模光纤通信系统4．工作波长分：短波长：0.85μm局域网，用户接入网，中继短，中继距离长长波长：1.3—1.5μm超长波长：>2μm2000пm衰减低至0.10—0.0001dB/km，1000km无中继站研制阶段。
光纤通信电子教案课程名称光纤通信使用教材光纤通信技术主编孙学康出版社人民邮电出版社出版时间2008年5月专业班级0712401~02授课时数总64 课时;理论: 48课时;实践: 16课时;其他: 课时; 授课教师授课时间2009年至2010年学年度第二学期主要参考文献1.张宝富等编《光纤通信》西安电子科技大学出版社 2007年2.[美]Djafar K.Mynbaev编《光纤通信技术》机械工业出版社 2002年3.吴彦文等编《光网络的生存性技术》北京邮电大学出版社 2002年4.刘增基等编《光纤通信》西安电子科技大学出版社 2005年课题1、光纤通信概述目的要求 1.了解光纤通信发展的历史2.了解光纤通信的优点及应用3.掌握光纤通信系统的基本组成4.了解光纤通信的发展现状及展望教学重点 1.光纤通信系统的一般组成2.光端机、光纤链路的基本功能教学难点光纤通信系统的组成与功能教学课时 2教学方法讲授法、演示法、讨论法教学内容和步骤《光纤通信》课程内容介绍、专业学习方法、参考资料介绍第1章概论第2章光纤和光缆第3章通信用光器件第4章光端机第5章数字光纤通信系统第6章模拟光纤通信系统第7章光纤通信新技术第8章光纤通信网络1.1 光纤通信的发展历史和现状1.1.1 探索时期的光通信中国古代用“烽火台”报警欧洲旗语望远镜，目视光通信1880年，美国人贝尔发明了用“光电话”1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器1.1.2 现代光纤通信1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆的论文指出利用光纤进行信息传输，奠定了现代光通信基础。
1970 年，美国康宁公司研制成功损耗20 dB/km的石英光纤。
1976 年，世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验成功。
光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段(1966~1976年)，是基础研究到商业应用的开发时期。
第二阶段(1976~1986年)，提高传输速率和增加传输距离的发展时期。
光钎通信原理课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解光纤通信的基本原理，掌握光纤通信系统的组成及工作方式，能够分析光纤通信的优缺点，并能够运用所学知识解决实际问题。
1.了解光纤通信的基本原理。
2.掌握光纤通信系统的组成及工作方式。
3.分析光纤通信的优缺点。
4.能够运用所学知识解决实际光纤通信问题。
5.能够进行光纤通信系统的简单设计和优化。
情感态度价值观目标：1.培养学生对光纤通信技术的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作精神和实践能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括光纤通信的基本原理、光纤通信系统的组成及工作方式、光纤通信的优缺点。
1.光纤通信的基本原理：介绍光在光纤中的传输过程，包括光的发射、传输和接收。
2.光纤通信系统的组成及工作方式：介绍光纤通信系统的各个组成部分，如光源、光放大器、光接收器等，并讲解它们的工作原理和作用。
3.光纤通信的优缺点：分析光纤通信相比其他通信方式的优点，如高速、大容量、抗干扰等，并介绍光纤通信的局限性，如色散、损耗等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过讲解光纤通信的基本原理、系统组成和工作方式，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生讨论光纤通信的优缺点，引导学生思考和分析问题。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
4.实验法：安排实验环节，让学生亲身体验光纤通信的原理和应用，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光纤通信原理教材，为学生提供系统、全面的知识体系。
2.参考书：提供相关的参考书籍，拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的PPT，直观地展示光纤通信的原理和系统组成。
4.实验设备：准备光纤通信实验设备，让学生能够亲身体验光纤通信的原理和应用。
第1章光纤通信概述1.1光纤通信的基本概念1. 光纤通信光纤通信是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的忖的。
2. 光波特性U ）光速：① 在真空屮：v = X<f, c = Z o f (c = 3xlO"m/s)② 在介质屮：v = c/n （n 是折射率）（2） 光是电磁波：TM 、TE 、TEM（3） 光具有二重性① 波动性（幺观）：光具有反射、折射、衍射和干涉等。
② 粒了性（微观）：光具有能量、动量和质量等。
3. 电磁波谱1.1光纤通信的特点1. 优点（1） 传输频带宽，通信容量大（2） 传输损耗小（3） 抗电磁干扰（4） 光纤线径细、重量轻（5） 制作光纤的资源丰富2. 缺点（1） 光纤弯曲半径不宜过小（2） 光纤的切断和连接操作技术要求高紫外线 可见光 /// /红外线 6X10-3 0.39 /■ / 0.76300 •波长(pm)（3）分路、耦合操作繁琐1.3光纤通信系统的基本组成忖前光纤通信系统多采用强度调制/直接检波(IM/DD)。
发端收瑞1.光发射机光发射机的主要作用是将电信号转换成光信号耦合进光纤。
光发射机屮的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，忖前主要采用半导体激光器(LD)或半导体发光二极管(LED)02.光接收机光接收机屮的重要部件是能够完成光/电转换任务的光电检测器，目前主要采用光电二极管(PIN)和雪崩光电二极管(APD)o3•光屮继器光纤通信中光屮继器的形式主要有两种，一种是光-电-光转换形式的屮继器，另一种是在光信号上直接放大的光放大器。
L4光纤通信的发展趋势1.向超高速光纤系统发展2.向超大容最WDM系统发展3.向光传送网方向发展4.向G. 655光纤发展5.向宽带光纤接入网方向发展(FTTH)第2章光导纤维2.1光纤的结构和分类2.1.1光纤的结构1.纤芯层（1）位置:光纤的中心部位,折射率为nl。
（2）尺寸：单模光纤的直径dl=2a=4um〜10nm,多模光纤的直径dl=5Ou m。
教师备课基本要求1、备课是教学的基本环节,任课教师在备课过程中应根据教学大纲，结合教材特点，针对授课对象的具体情况，认真组织教学内容。
2、认真钻研教材，广泛参阅文献资料，抓住基本概念、基本理论、基本技能和每个章节的基本要求，确定教学重点和难点，科学、合理地安排教学内容。
3、不断更新和充实教学内容,注意结合社会实际，反映本学科发展的科学技术新成就,并能体现自己的相关研究成果和学术观点。
4、注重从学生实际出发，科学、合理设计各种教学方法、手段和板书，充分体现以学生为中心，启发学生思考，引导学生掌握学习方法.5、教学安排及学时分配应与教学日历同步，合理、得当。
6、每次教案应包括教学目的、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法和适量的作业布置等项目,并向学生推介的必要参考书目。
7、无论是手写教案还是电子教案均按规定格式编写。
8、教学文件齐全，整体教案应包括“备课基本要求、教学大纲、教学日历、授课表、学生平时考核表、教案”，且按此顺序进行装订。
课程名称光纤通信使用教材光纤通信技术主编孙学康出版社人民邮电出版社出版时间2008年5月专业班级0712401～02授课时数总64 课时;理论:48课时;实践: 16课时;其他：课时; 授课教师授课时间2009年至2010年学年度第二学期主要参考文献1。
张宝富等编《光纤通信》西安电子科技大学出版社 2007年2。
[美］Djafar K.Mynbaev编《光纤通信技术》机械工业出版社2002年3。
吴彦文等编《光网络的生存性技术》北京邮电大学出版社 2002年4.刘增基等编《光纤通信》西安电子科技大学出版社 2005年教师备课纸第1 次课题1、光纤通信概述目的要求1。
了解光纤通信发展的历史2.了解光纤通信的优点及应用3。
掌握光纤通信系统的基本组成4。
了解光纤通信的发展现状及展望教学重点1.光纤通信系统的一般组成2.光端机、光纤链路的基本功能教学难点光纤通信系统的组成与功能教学课时2教学方法讲授法、演示法、讨论法教学内容和步骤《光纤通信》课程内容介绍、专业学习方法、参考资料介绍第1章概论第2章光纤和光缆第3章通信用光器件第4章光端机第5章数字光纤通信系统第6章模拟光纤通信系统第7章光纤通信新技术第8章光纤通信网络1.1 光纤通信的发展历史和现状教师备课纸1.1.1 探索时期的光通信中国古代用“烽火台”报警欧洲旗语望远镜，目视光通信1880年,美国人贝尔发明了用“光电话”1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器1。
