光纖通信的基本概念

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光纖通信的基本概念范文第1篇

關(guān)鍵詞 光纖通信；教學(xué)改革；OptiSystem仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2013）24-0104-02

1 引言

光纖通信課程是高等工科院校通信工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要專(zhuān)業(yè)必修課，其基本理論是某些交叉學(xué)科的生長(zhǎng)點(diǎn)和新興邊緣學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，具有理論基礎(chǔ)深、知識(shí)更新快、理論與實(shí)際聯(lián)系緊密等特點(diǎn)。

隨著光纖通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前在教學(xué)過(guò)程中暴露出一些問(wèn)題：1）現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備不生動(dòng)，僅是對(duì)基本原理的簡(jiǎn)單驗(yàn)證；2）光纖通信設(shè)備價(jià)格昂貴，引進(jìn)或建設(shè)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室難度較大；3）專(zhuān)業(yè)課知識(shí)更新速度快，課本及現(xiàn)有設(shè)備難于反映最新的發(fā)展成果；4）學(xué)生難于驗(yàn)證、實(shí)踐對(duì)知識(shí)的構(gòu)想。

基于以上原因，本課程的教學(xué)改革立足于將OptiSystem仿真技術(shù)融入光纖通信的教學(xué)中。

2 理論教學(xué)探索

光纖通信課程以培養(yǎng)和提高本科生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和科研能力為基本目標(biāo)。培養(yǎng)要求是：使學(xué)生較全面地掌握光纖通信的基本概念、基本理論和關(guān)鍵技術(shù)，理解和掌握光纖通信系統(tǒng)的性能分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，了解現(xiàn)代光纖通信新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況。

根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)要求，該課程設(shè)置的教學(xué)內(nèi)容包括：1）光纖傳輸理論；2）半導(dǎo)體光器件、光無(wú)源器件及光放大器的工作原理及特性；3）光端機(jī)的基本組成及各部件功能；4）光纖通信系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；5）光傳輸網(wǎng)及光纖通信新技術(shù)的基本原理及應(yīng)用。

光纖通信的整個(gè)理論教學(xué)體系中，很多定理都伴隨嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明和復(fù)雜的概念，并且很多概念比較抽象。比如：光在光纖中傳輸?shù)牟▌?dòng)光學(xué)理論，涉及電磁場(chǎng)與電磁波的知識(shí)，其公式推導(dǎo)繁瑣抽象，致使學(xué)生理解起來(lái)比較困難。針對(duì)這一類(lèi)問(wèn)題，教師在備課時(shí)不僅需要精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，將重點(diǎn)、難點(diǎn)和抽象不容易理解的內(nèi)容提煉出來(lái)，而且要根據(jù)這些知識(shí)點(diǎn)的特征采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和教學(xué)手段，比如采用傳統(tǒng)黑板教學(xué)方式和技術(shù)相對(duì)成熟的多媒體教學(xué)方式相結(jié)合。實(shí)踐證明，這樣的教學(xué)方式已經(jīng)取得比較滿(mǎn)意的教學(xué)效果，并且在該課程組教師的共同努力下，與課程配套的多媒體網(wǎng)絡(luò)課件在中北大學(xué)及全國(guó)多媒體課件大賽上獲獎(jiǎng)。

為進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，在課堂教學(xué)中融入OptiSystem仿真技術(shù)。OptiSystem作為一款功能強(qiáng)大的光通信系統(tǒng)模擬軟件，提供從元件到系統(tǒng)水平在傳輸層光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和預(yù)研，同時(shí)呈現(xiàn)可視化的分析結(jié)果。如光纖的非線(xiàn)性效應(yīng)“四波混頻FWM”，采用圖1所示仿真原理圖給學(xué)生講解，兩路光信號(hào)（波長(zhǎng)分別為1540 nm和1540.5 nm）經(jīng)過(guò)75千米單模光纖（SMF-28）傳輸，傳輸前后信號(hào)的光譜分別如圖2和圖3所示。圖3顯示，在1539.5 nm和1541 nm波長(zhǎng)處出現(xiàn)新的頻率成份，直觀地表達(dá)了四波混頻的概念：光纖中不同波長(zhǎng)的光波相互作用，導(dǎo)致在其他波長(zhǎng)上產(chǎn)生所謂混頻產(chǎn)物或邊帶的新光波的現(xiàn)象。

另外，光纖的自相位調(diào)制、互相位調(diào)制、拉曼散射等非線(xiàn)性效應(yīng)，摻鉺光纖放大器（EDFA）的增益平坦特性，波分復(fù)用系統(tǒng)等相對(duì)抽象難理解的知識(shí)點(diǎn)，也采用了演示仿真原理圖并對(duì)比波形的授課形式，具體程序不一一舉出。

課程結(jié)束后，調(diào)查顯示：絕大多數(shù)（83.26%）學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)中融入OptiSystem仿真做出了積極評(píng)價(jià)，一致反映利用仿真技術(shù)把抽象的問(wèn)題具體化，能夠激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從而優(yōu)化課堂教學(xué)效果。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。目前，中北大學(xué)開(kāi)設(shè)的光纖通信實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為基礎(chǔ)型和綜合設(shè)計(jì)型兩類(lèi)，實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備僅能滿(mǎn)足固定功能的實(shí)驗(yàn)，不容易升級(jí)改進(jìn)，不能充分體現(xiàn)光纖通信的優(yōu)勢(shì)。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，利用OptiSystem仿真平臺(tái)，增加了創(chuàng)新型仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（包括光發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)、光接收機(jī)設(shè)計(jì)、光纖色散特性及補(bǔ)償設(shè)計(jì)、EDFA增益優(yōu)化設(shè)計(jì)和40 G單模光纖的單信道傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)），逐步構(gòu)建“基礎(chǔ)型、綜合設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型”的分層次實(shí)踐教學(xué)體系。

創(chuàng)新型仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革在具體實(shí)施的過(guò)程中，要求學(xué)生根據(jù)題目的難易程度獨(dú)立或合作完成，并完成詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)框圖、選用模塊和參數(shù)設(shè)置的原因，仿真結(jié)果及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析并得出結(jié)論等內(nèi)容。

關(guān)于仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的改革已經(jīng)實(shí)施兩屆，通過(guò)和學(xué)生的交流以及對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示：

1）增設(shè)的創(chuàng)新型仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目吸引的學(xué)生數(shù)量逐年增加（09級(jí)學(xué)生比08級(jí)學(xué)生增加30%）；

2）學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，如何選用模塊并設(shè)置參數(shù)都與理論知識(shí)緊密結(jié)合，這樣促進(jìn)了理論與實(shí)踐的有效結(jié)合；

3）與硬件實(shí)驗(yàn)相比較，仿真過(guò)程更具體，仿真結(jié)果更生動(dòng)，實(shí)驗(yàn)效果得到明顯改善；

4）學(xué)生敢于驗(yàn)證自己的構(gòu)想，彌補(bǔ)了硬件設(shè)備的不足。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)積極實(shí)行教學(xué)改革，在光纖通信課程理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面都取得一定成效。課堂教學(xué)方面，由于一些抽象難理解的知識(shí)點(diǎn)融入了仿真演示，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，明顯改善了課堂教學(xué)效果；實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，融入仿真技術(shù)后，不僅提高了學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，而且極大地促進(jìn)了光纖通信的基礎(chǔ)理論研究，為學(xué)生走向工作崗位前進(jìn)行工程素質(zhì)的培養(yǎng)提供了理想手段，還能有效節(jié)省教學(xué)投資費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]駱文.《光纖通信》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010（6）：368-369.

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[3]楊祥林，等.光纖通信系統(tǒng)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009.

光纖通信的基本概念范文第2篇

關(guān)鍵詞：光纖通信；理論教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）08-0167-03

當(dāng)代信息高速公路的骨干網(wǎng)絡(luò)是由光纖通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，若沒(méi)有光纖的發(fā)明及相關(guān)有源和無(wú)源光纖器件的發(fā)明和發(fā)展，當(dāng)今的高速信息網(wǎng)絡(luò)是無(wú)法想象的。但是當(dāng)今信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展得益于微電子學(xué)、光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信工程等多門(mén)學(xué)科的快速發(fā)展及它們之間的交叉融合。因此，要想成為一名信息技術(shù)領(lǐng)域的電子信息工程師、計(jì)算機(jī)工程師或通信工程師，除了需要掌握本專(zhuān)業(yè)的課程知識(shí)以外，也應(yīng)該熟悉現(xiàn)代信息技g的其他相關(guān)主要知識(shí)，比如光纖通信網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)器件等。本文從光纖通信技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用及發(fā)展等方面說(shuō)明其在電子信息工程專(zhuān)業(yè)教育中的重要性，并研討電子信息工程專(zhuān)業(yè)中的光纖通信課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。

一、光纖通信技術(shù)簡(jiǎn)介

1960年，美國(guó)人梅曼（Maiman）發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器[1]，給光通信帶來(lái)了新的希望。和普通光相比，激光具有波譜寬度窄，方向性極好，亮度極高，以及頻率和相位較一致的良好特性。激光是一種高度相干光，它的特性和無(wú)線(xiàn)電波相似，是一種理想的光載波。繼紅寶石激光器之后，氦―氖（He-Ne）激光器、二氧化碳（CO2）激光器先后出現(xiàn)，并投入實(shí)際應(yīng)用。激光器的發(fā)明和應(yīng)用，使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。

1966年，英籍華裔學(xué)者高錕（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.Hockham）發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖（Optical Fiber）進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了現(xiàn)代光通信――光纖通信的基礎(chǔ)[2]。在以后的10年中，波長(zhǎng)為1.55μm的光纖損耗：1979年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km，1986年是0.154 dB/km，接近了光纖最低損耗的理論極限。1970年，作為光纖通信用的光源也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到10萬(wàn)小時(shí)（約11.4年），外推壽命達(dá)到100萬(wàn)小時(shí)，完全滿(mǎn)足實(shí)用化的要求。由于光纖和半導(dǎo)體激光器的技術(shù)進(jìn)步，使1970年成為光纖通信發(fā)展的一個(gè)重要里程碑之年。在今后的幾十年中，光纖通信網(wǎng)絡(luò)的逐步商用化帶動(dòng)了相關(guān)信息產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展[3]。

由于在光纖通信系統(tǒng)中，作為載波的光波頻率比電波頻率高得多，而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或波導(dǎo)管的損耗低得多[4]，因此相對(duì)于電纜通信或微波通信，光纖通信具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，可見(jiàn)光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的重要地位，因此，光纖通信技術(shù)這門(mén)課程不僅是光學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)必修課程[5]，也應(yīng)該作為電子信息工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)選修課程來(lái)開(kāi)設(shè)。

二、光纖通信課程教學(xué)研究

（一）光纖通信課程的理論教學(xué)

電子信息工程專(zhuān)業(yè)的光纖通信課程的理論知識(shí)可以分為四個(gè)相互關(guān)聯(lián)的層次和內(nèi)容，它們分別是：第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)；第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)；第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)；第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測(cè)量。這四個(gè)部分的關(guān)系層層遞進(jìn)，逐漸深入。理論學(xué)時(shí)總共32學(xué)時(shí)。

第一部分，光纖技術(shù)的基礎(chǔ)。可以先講解光纖通信技術(shù)的一些概念性和歷史性的知識(shí)，比如：電信技術(shù)的發(fā)展，光通信的必要性及技術(shù)基礎(chǔ)，光纖通信技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀與未來(lái)。此處，可詳細(xì)介紹人類(lèi)對(duì)光通信探索的歷史及現(xiàn)代光纖通信技術(shù)從學(xué)術(shù)研究到商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展里程，并附帶介紹微波通信的發(fā)展里程，然后通過(guò)比較使用光波進(jìn)行通信和使用微波進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)及使用光纖材料和使用同軸電纜進(jìn)行通信的優(yōu)缺點(diǎn)，讓學(xué)生了解光纖通信的巨大優(yōu)勢(shì)。然后可以簡(jiǎn)單介紹光纖傳輸?shù)幕A(chǔ)理論――電磁場(chǎng)與電磁波理論中的一些基本概念和現(xiàn)象，重點(diǎn)介紹麥克斯韋方程。最后介紹光纖的模式理論、光纖的結(jié)構(gòu)和類(lèi)型、光纖的傳輸特性、光纖制造技術(shù)與光纜等知識(shí)。其中，光纖傳輸特性包括光纖的損耗特性和色散特性，這是該部分的重點(diǎn)知識(shí)。總之，筆者認(rèn)為，第一部分內(nèi)容的講解方法和手段是非常重要的，不宜講得深?yuàn)W，而應(yīng)該結(jié)合動(dòng)畫(huà)或者視頻講解光纖的傳光原理，使學(xué)生易于接受，才能提高學(xué)生對(duì)這門(mén)課程的興趣，從而繼續(xù)學(xué)習(xí)往后部分的相對(duì)枯燥的知識(shí)。該部分學(xué)時(shí)安排為6H。

第二部分，光纖通信器件技術(shù)基礎(chǔ)。這部分講述光纖通信系統(tǒng)中的有源和無(wú)源光通信器件，這些器件是構(gòu)成一個(gè)完成的光纖通信系統(tǒng)必不可少的部件，學(xué)好這部分內(nèi)容有利于理解后面學(xué)習(xí)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容。這部分內(nèi)容包括：基本光纖器件、光學(xué)濾波器、光纖放大器和半導(dǎo)體光電子器件。基本光纖器件包括分波/合波器、光纖活動(dòng)連接器、光隔離器、環(huán)形器和衰減器等；光學(xué)濾波器的內(nèi)容包括Fabry-Perot濾波器、介質(zhì)膜濾波器、HiBi光纖Sagnac濾波器、Mach-Zender型濾波器、光纖光柵等；光纖放大器的內(nèi)容包括：摻餌光纖放大器（EDFA）、光纖Raman放大器等。半導(dǎo)體光電子器件的內(nèi)容包括：普通的半導(dǎo)體激光器（LD）和發(fā)光二極管（LED）、FP型雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)激光器、動(dòng)態(tài)單縱模激光器、半導(dǎo)體光放大器（OSA）、PN結(jié)光電二極管、PIN光電二極管、APD雪崩光電二極管等。對(duì)于每一個(gè)光纖器件，講解內(nèi)容包括這些光纖器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、具體參數(shù)、應(yīng)用場(chǎng)合等，應(yīng)結(jié)合動(dòng)畫(huà)或者視頻講解，甚至如果有條件的話(huà)，可以在課題上帶上一些體積很小的光纖器件實(shí)物給學(xué)生講解，比如光纖活動(dòng)連接器、LD、LED、光纖光柵、PIN光電二極管價(jià)格便宜、體積小的光纖器件。該部分學(xué)時(shí)安排為10H。

第三部分，光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。這部分是本門(mén)課程的核心和精華部分，包括光纖傳輸系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)、全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展三大部分。其中，光纖傳輸系統(tǒng)的內(nèi)容包含：光纖傳輸系統(tǒng)的基本組成、光發(fā)送機(jī)組件、光接收機(jī)組件、光放大噪聲及其級(jí)聯(lián)、色散調(diào)節(jié)技術(shù)、光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)、光纖傳輸系統(tǒng)性能評(píng)估。光通信網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分類(lèi)、準(zhǔn)同步數(shù)字系統(tǒng)（PDH）、同步數(shù)字系統(tǒng)（SDH）、異步傳輸模式（ATM）、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、光纖通信網(wǎng)的管理/保護(hù)/恢復(fù)。全光網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展的內(nèi)容包含：通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程、全光網(wǎng)絡(luò)中的傳輸技術(shù)（WDM、OTDM、OCDMA和分組交換技術(shù)）、無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（G-PON、E-PON、WDM-PON）、光傳送網(wǎng)（G.709OTN）、自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)、全光網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管理、全光網(wǎng)的安全問(wèn)題。對(duì)于每一種光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，講解內(nèi)容包括這些光纖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用場(chǎng)合等，應(yīng)盡量使用PPT的圖片、動(dòng)畫(huà)進(jìn)行講解，PPT上要盡量避免文字上描述。該部分學(xué)時(shí)安排為12H。

第四部分，光纖與光纖通信系統(tǒng)測(cè)量。該部分主要介紹光纖通信工程實(shí)施、檢測(cè)中一些常用的設(shè)備和儀器，在本門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都要使用到這些設(shè)備，是培養(yǎng)光纖通信工程師的基礎(chǔ)技能知識(shí)部分。該部分的內(nèi)容包括：光功率計(jì)的使用、光纖幾何參數(shù)的測(cè)量、光纖衰減測(cè)量、光纖色散測(cè)量、光纖偏正特性測(cè)量、光纖的機(jī)械特性和強(qiáng)度測(cè)量、光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）的使用；光接收機(jī)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍的測(cè)量、光纖通信系統(tǒng)誤碼率和功率代價(jià)的測(cè)量、眼圖及其測(cè)量、光譜分析儀、光纖通信系統(tǒng)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)。其中，重點(diǎn)講解光功率計(jì)、OTDR、眼圖示波器、光譜分析儀等儀器設(shè)備的功能和使用方法。該部分學(xué)時(shí)安排為4H。

（二）光纖通信課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對(duì)于電子信息工程本科專(zhuān)業(yè)而言，畢竟培養(yǎng)的學(xué)生不屬于光學(xué)工程或光電子技術(shù)領(lǐng)域的人才，而且電子信息工程專(zhuān)業(yè)本身都有很多屬于自己專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程及課程設(shè)計(jì)，因此，筆者認(rèn)為光纖通信技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)根據(jù)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和將來(lái)他們最可能需要的工程能力而設(shè)置。因而，筆者建議光纖通信課程的總學(xué)時(shí)設(shè)置為48學(xué)時(shí)，理論教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，7個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)學(xué)時(shí)為16學(xué)r。

根據(jù)筆者10年來(lái)給電子信息工程專(zhuān)業(yè)本科學(xué)生講授這門(mén)課的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為具體的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置如下。

1.插入法測(cè)光纖的平均損耗系數(shù)。采用插入法測(cè)量待測(cè)光纖在1310nm和1550nm處的平均損耗系數(shù)。掌握插入法測(cè)量光纖損耗系數(shù)的原理，熟悉光纖多用表的使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

2.光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）測(cè)光纖鏈路特性。用光時(shí)域反射計(jì)測(cè)量光纖鏈路的平均損耗、接頭損耗、光纖長(zhǎng)度和故障點(diǎn)位置。了解光時(shí)域反射計(jì)工作原理及操作方法，學(xué)習(xí)用光時(shí)域反射計(jì)測(cè)量光纖平均損耗、接頭損耗、光纖長(zhǎng)度和故障點(diǎn)位置。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

3.光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及其誤碼率測(cè)量構(gòu)建1310nm/1550nm光纖波分復(fù)用系統(tǒng)并測(cè)試其誤碼率，了解光波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)組成熟悉誤碼、誤碼率的概念及其測(cè)量方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

4.數(shù)字光纖通信系統(tǒng)信號(hào)眼圖測(cè)試。構(gòu)建數(shù)字光纖通信系統(tǒng)并且用數(shù)字示波器觀測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)眼圖，并從眼圖中確定數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的性能。了解眼圖產(chǎn)生的基礎(chǔ)，根據(jù)眼圖測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)性能的原理；學(xué)習(xí)通過(guò)數(shù)字示波器調(diào)試、觀測(cè)眼圖；掌握判別眼圖質(zhì)量的指標(biāo)；熟練使用數(shù)字示波器和誤碼儀。學(xué)時(shí)設(shè)置為3個(gè)課時(shí)。

5.光纖切割與焊接技術(shù)演示實(shí)驗(yàn)。利用全自動(dòng)熔接機(jī)向?qū)W生演示光纖熔接的全過(guò)程，了解光纖的結(jié)構(gòu)和光纖電弧放電焊接原理；了解全自動(dòng)焊接光纖的過(guò)程和使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

6.光纖光柵光譜特性測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。測(cè)量光環(huán)行器的插入損耗、隔離度、方向性、回波損耗參數(shù)；利用PC光譜儀、光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光纖光柵光譜特性的測(cè)試系統(tǒng)；了解光環(huán)行器的工作原理和主要功能；了解光環(huán)行器性能參數(shù)的測(cè)試原理；了解光纖光柵的光譜特性；學(xué)習(xí)PC光譜儀的使用方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為3個(gè)課時(shí)。

7.光帶通濾波器的設(shè)計(jì)。測(cè)量光耦合器的插入損耗、分光比和附加損耗等參數(shù)；利用光耦合器或者光環(huán)行器和光纖光柵設(shè)計(jì)光帶通濾波器。了解2X2光耦合器的工作原理，了解光耦合器各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)試方法。學(xué)時(shí)設(shè)置為2個(gè)課時(shí)。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)課程，能夠使電子信息工程本科學(xué)生對(duì)光纖通信系統(tǒng)的基本器件、基本測(cè)量系統(tǒng)等有一個(gè)比較感觀的認(rèn)識(shí)，而且能夠更加深刻地掌握它們工作的基本原理和基本特性，為將來(lái)在具體的工程設(shè)計(jì)及進(jìn)一步深造中奠定基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語(yǔ)

光纖通信技術(shù)在國(guó)家的信息產(chǎn)業(yè)、國(guó)防工業(yè)中具有舉足輕重的地位，電子信息技術(shù)與光學(xué)信息技術(shù)的結(jié)合也越來(lái)越緊密。對(duì)于當(dāng)今的電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，除了需要掌握本專(zhuān)業(yè)牢固的知識(shí)和技能以外，了解和掌握光纖通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和相關(guān)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)也是必不可缺的。本文通過(guò)對(duì)電子信息工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和光纖通信課程內(nèi)容的分析，討論了該門(mén)課程與該專(zhuān)業(yè)的內(nèi)在聯(lián)系，分析其重要性，并根據(jù)筆者10年來(lái)在重慶理工大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)講授該門(mén)課程的經(jīng)驗(yàn)，提出了本門(mén)課程在電子信息工程專(zhuān)業(yè)中的理論及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)方法及課程設(shè)置等方面的一些意見(jiàn)和建議。

參考文獻(xiàn)：

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[3]曲鵬.光纖通信技術(shù)的應(yīng)用及展望[J].硅谷，2014，7（24）：2-2.

光纖通信的基本概念范文第3篇

一、講授內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新，與最新的理論發(fā)展和應(yīng)用前沿相結(jié)合

光纖通信技術(shù)承載的信息量巨大，傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)種類(lèi)繁多。無(wú)論是其相關(guān)理論，還是使用設(shè)備，都發(fā)展迅速、更新很快。《光纖通信》課程也要在理論和與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面進(jìn)行不斷跟進(jìn)前沿。這個(gè)可以從三個(gè)方面進(jìn)行提高跟進(jìn)：第一，在理論方面，及時(shí)跟進(jìn)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)的光纖通信相關(guān)的專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)會(huì)議，例如參加亞洲光纖通信與光電國(guó)際會(huì)議及博覽會(huì)以及中國(guó)電子學(xué)會(huì)通信學(xué)分會(huì)、中國(guó)通信學(xué)會(huì)光通信專(zhuān)業(yè)委員會(huì)和中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合主辦的全國(guó)第四次光纖通信學(xué)術(shù)會(huì)議，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，對(duì)較為前沿的理論突破進(jìn)行了解，并適當(dāng)讓學(xué)生收集和了解這方面的信息。第二，在實(shí)踐方面，緊跟形勢(shì)，掌握當(dāng)前進(jìn)行的較為典型的工程動(dòng)態(tài)，了解光纖通信國(guó)際/國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂及更新。要求學(xué)生能了解光纖通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、光纜路由和邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立初步的感性認(rèn)識(shí)。第三，尤為重要的是，讓學(xué)生定期查閱光纖通信有源器件、無(wú)源器件以及光網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)文獻(xiàn)；培養(yǎng)學(xué)生能夠自己動(dòng)手查閱相關(guān)書(shū)籍和自主學(xué)習(xí)科研方面的能力，以期學(xué)生在以后的生涯中能夠自我前行。

二、內(nèi)容的表達(dá)方法的改進(jìn)：用多媒體表達(dá)原理的動(dòng)態(tài)過(guò)程

《光纖通信》課程的學(xué)習(xí)中首先要求學(xué)生對(duì)光纖通信鏈路有全面的認(rèn)識(shí)，如圖1所示。光纖通信鏈路中各個(gè)組成部分信息量大，并與實(shí)際結(jié)合緊密，經(jīng)常需要大量的細(xì)節(jié)圖片來(lái)顯示現(xiàn)場(chǎng)情況和課程內(nèi)容的內(nèi)在邏輯，甚至要提供通信運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)過(guò)程。也因此，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，也必須更多地利用多媒體手段。并且表現(xiàn)形式也不能僅僅將多媒體的工具簡(jiǎn)單羅列，還必須針對(duì)課程的內(nèi)容采取恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方式，究竟是圖片，還是音頻或者視頻，而是根據(jù)具體的內(nèi)容，采用合適的方法表達(dá)內(nèi)容的本質(zhì)。比如光纖通信鏈路中，光波能夠作為高頻信號(hào)的載波這一特性的講解，首先要了解光波是一種高頻振蕩的電磁波，需要借助動(dòng)畫(huà)來(lái)描述，然后再討論載波的調(diào)制，需要畫(huà)圖解釋?zhuān)@些均是傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)難以完成或者說(shuō)需要花費(fèi)過(guò)多時(shí)間敘述、描寫(xiě)的，借助多媒體動(dòng)畫(huà)可以生動(dòng)、形象、快速地完成講解，并且學(xué)生可以獲得直觀的感受；再如構(gòu)成光纖通信鏈路的中繼器其中必不可少的摻鉺光纖放大器，其工作原理涉及激光原理、摻鉺光纖最佳長(zhǎng)度的計(jì)算，這時(shí)如果仍然采用傳統(tǒng)的方式，或者簡(jiǎn)單的多媒體羅列教學(xué)，對(duì)學(xué)生而言視覺(jué)沖擊效果太弱，因此在教學(xué)中可以采用板書(shū)教學(xué)，對(duì)公式講解、結(jié)合多媒體動(dòng)畫(huà)，展現(xiàn)摻鉺光纖放大器工作的原理。板書(shū)時(shí)給學(xué)生一定的思考空間，多媒體給出具體直觀的動(dòng)態(tài)工作過(guò)程，起到強(qiáng)化記憶、增強(qiáng)理解的作用。

三、結(jié)合記憶心理學(xué)，改進(jìn)教法

一直以來(lái)，尤其是最近一段時(shí)間，我們都在思考一個(gè)問(wèn)題，是什么導(dǎo)致學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)完成了記憶、理解、掌握、能夠運(yùn)用的呢？教師能幫助學(xué)生記憶什么嗎？答案是不能，很無(wú)奈但是很真實(shí)！我們能做的是講一堂課、若干知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)在學(xué)生面前！針對(duì)這種呈現(xiàn)我們與一本書(shū)、一段視頻的作用類(lèi)似，那么我們真的無(wú)能為力嗎（在幫助學(xué)生記憶方面）？當(dāng)然不是，我們?cè)诔尸F(xiàn)課程過(guò)程中與學(xué)生是有交流、有互動(dòng)的，那么正是這種互動(dòng)，可以加深學(xué)生的記憶，能夠?qū)⒈粍?dòng)的聽(tīng)或者看，轉(zhuǎn)換成積極的思考，這才是教與學(xué)中的關(guān)鍵！根據(jù)記憶的類(lèi)型[6]，針對(duì)知識(shí)傳授記憶有形象記憶型、抽象記憶型、情緒記憶型，課堂教學(xué)以抽象記憶為主，但是形象記憶，情緒記憶是不容忽視的，而且是非常重要的輔助手段，因此生動(dòng)的例子、新鮮的實(shí)事都是與學(xué)生互動(dòng)，幫助抽象記憶的好方法。如何能夠?qū)W(xué)生的思路不著痕跡地帶著進(jìn)入思考，這里給出了一種教法的嘗試———重點(diǎn)提問(wèn)，團(tuán)隊(duì)討論。所有課堂內(nèi)容，圍繞提問(wèn)為重點(diǎn)，進(jìn)行提現(xiàn)。具體做法是每節(jié)課提前5分鐘將上一節(jié)講授的需掌握的重點(diǎn)內(nèi)容在黑板上列出，上課鈴聲響起，學(xué)生自由選擇問(wèn)題回答，板書(shū)作答，其余同學(xué)共同批改每道題。學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)（上課之前的5分鐘）對(duì)上一節(jié)課講授內(nèi)容有所回顧，板書(shū)作答加強(qiáng)抽象記憶，同時(shí)在批改其他同學(xué)的回答時(shí)糾正自己的理解錯(cuò)誤（形象記憶）。全班同學(xué)對(duì)其進(jìn)行批改（全班同學(xué)在共同糾錯(cuò)的同時(shí)完成了團(tuán)隊(duì)討論），作答的學(xué)生感受情緒記憶，知識(shí)內(nèi)化過(guò)程加強(qiáng)，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化過(guò)程中可能出現(xiàn)的理解錯(cuò)誤加以糾正。每節(jié)課之前板書(shū)提問(wèn)，直接解決學(xué)生理解過(guò)程中的偏差，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)解決，發(fā)動(dòng)學(xué)生參與批改問(wèn)題，從多角度鼓勵(lì)學(xué)生思考，加深知識(shí)的理解。課前提問(wèn)與平時(shí)成績(jī)掛鉤，學(xué)生參與非常積極，其強(qiáng)化記憶的效果在試卷考題中有明顯的體現(xiàn)！

四、實(shí)際動(dòng)手應(yīng)用與理論教學(xué)相結(jié)合

光纖通信的基本概念范文第4篇

關(guān)鍵詞: 《光通信》課程 少學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容

一、教學(xué)課程現(xiàn)狀分析

光通信是20世紀(jì)70年代以后發(fā)展起來(lái)的一種新興通信技術(shù)。光通信技術(shù)的誕生被認(rèn)為是通信發(fā)展史上一次革命性的進(jìn)步,它對(duì)人類(lèi)由工業(yè)化社會(huì)向信息化社會(huì)的邁進(jìn),有著不可估量的推動(dòng)作用。因此,《光通信》課程不僅是高等院校光通信專(zhuān)業(yè)的必修課,而且日益成為電子信息類(lèi)其他專(zhuān)業(yè)的重要選修課。

《光通信》是一門(mén)系統(tǒng)闡述光通信基礎(chǔ)理論和基本技術(shù)的課程[1]。根據(jù)通信方式的特點(diǎn),光通信可大致分為光纖通信和無(wú)線(xiàn)光通信兩部分。在光纖通信部分,主要教學(xué)內(nèi)容包括光纖及其傳輸原理、光纖通信器件、光端機(jī)設(shè)計(jì)、光纖通信系統(tǒng)、光網(wǎng)絡(luò)等。在無(wú)線(xiàn)光通信部分,主要的教學(xué)內(nèi)容包括大氣激光通信、星間激光通信、水下激光通信等。針對(duì)非光通信的電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè),該課程要求在32學(xué)時(shí)內(nèi)講授完畢,但由于理論知識(shí)點(diǎn)繁多,數(shù)學(xué)推導(dǎo)復(fù)雜抽象,不易直觀理解,學(xué)生通常感覺(jué)枯燥,學(xué)習(xí)積極性不高。同時(shí),由于教學(xué)時(shí)間的限制,教師對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的講解也很難深入和具體,教學(xué)效果不理想。

針對(duì)上述問(wèn)題,根據(jù)近幾年的教學(xué)實(shí)踐,我針對(duì)少學(xué)時(shí)《光通信》的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法展開(kāi)探討,并提出一些教學(xué)改進(jìn)建議。

二、教學(xué)內(nèi)容的選擇原則

在教學(xué)內(nèi)容的選取上,我建議應(yīng)遵循如下三個(gè)原則。

(一)根據(jù)“寬而淺”的原則,合理選擇內(nèi)容。

由于課時(shí)有限,在教學(xué)中應(yīng)貫徹“寬而淺”的原則[2],在滿(mǎn)足各專(zhuān)業(yè)對(duì)課程要求的前提下,力求重點(diǎn)突出、繁簡(jiǎn)得當(dāng)、語(yǔ)言通達(dá)。從注重理論基礎(chǔ)和基本概念,拓寬專(zhuān)業(yè)知識(shí)面的目的出發(fā),結(jié)合電子信息類(lèi)其他專(zhuān)業(yè)的知識(shí)特點(diǎn)及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用等方面對(duì)課程的內(nèi)容進(jìn)行全面的調(diào)整。少學(xué)時(shí)光通信課程中應(yīng)著重介紹光通信的基本概念、基本理論和基本方法,強(qiáng)調(diào)光通信系統(tǒng)的定性分析,大幅減少定量分析,盡量在一個(gè)比較淺的層次上拓寬學(xué)生視野,為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

(二)教學(xué)內(nèi)容因“專(zhuān)業(yè)”而異。

光通信涉及通信界的各個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,不同的專(zhuān)業(yè)對(duì)光通信課程的內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)不同,應(yīng)從適應(yīng)專(zhuān)業(yè)整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力需要出發(fā),調(diào)整課程內(nèi)容,建立新的課程內(nèi)容體系。學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的目的,就是為了應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,學(xué)生對(duì)自己關(guān)心的問(wèn)題更有強(qiáng)烈的求知愿望。例如,對(duì)于信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生,他們對(duì)于光通信工程的定性分析較為關(guān)注;電子電路專(zhuān)業(yè)的學(xué)生則更多的關(guān)注理論知識(shí)和光通信器件。在教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)根據(jù)各個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的不同需要,選擇講授的內(nèi)容,有簡(jiǎn)有繁,詳略得當(dāng),從而使得光通信課程在較少的學(xué)時(shí)內(nèi),達(dá)到相對(duì)較好的教學(xué)效果。

(三)根據(jù)相關(guān)先修課程,及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。

光通信與通信理論、光學(xué)、半導(dǎo)體物理與器件、微波理論和技術(shù)、模擬電子線(xiàn)路等先修課程有著緊密的聯(lián)系,正確認(rèn)識(shí)它們之間的聯(lián)系,充分運(yùn)用學(xué)生已有的基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)光通信的教學(xué)有很大的幫助。同時(shí),任課老師應(yīng)與上過(guò)這些先修課的教師進(jìn)行交流,了解學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握程度,便于更新教學(xué)方案。例如,在介紹物質(zhì)與光之間的相互作用時(shí),光的波粒二象性,原子的能級(jí)等這些在半導(dǎo)體物理課程中已經(jīng)深入學(xué)習(xí)的東西,我們只需要一筆帶過(guò);對(duì)于模擬電子線(xiàn)路中關(guān)于二極管的一些原理、結(jié)論性的知識(shí),我們可以直接用到光電二極管中;而對(duì)于學(xué)生當(dāng)初學(xué)習(xí)不太清楚的知識(shí),可以在課上做簡(jiǎn)明扼要的提示性介紹。總之,了解學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu),對(duì)癥下藥才能事半功倍,節(jié)省授課時(shí)間,并起到較好的教學(xué)效果。

三、教學(xué)方法的選取

在教學(xué)方法上,我建議采用如下幾種方法。

(一)激發(fā)興趣,培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)好奇心。

在講授該課程的緒論時(shí),教師應(yīng)當(dāng)注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,告訴學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的目的以及在生活中的應(yīng)用。只有把抽象的問(wèn)題形象地展現(xiàn)出來(lái),才能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,使學(xué)生從“要我學(xué)”,變成“我要學(xué)”。

在授課前,要讓學(xué)生明白本課程要研究什么問(wèn)題,用什么方法去研究,研究的重點(diǎn)在哪里,以及該章節(jié)與前后章節(jié)的聯(lián)系,讓學(xué)生對(duì)該課程有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí),發(fā)揮學(xué)生的想象力[3]。在授課結(jié)束后,教師應(yīng)當(dāng)帶領(lǐng)學(xué)生系統(tǒng)地復(fù)習(xí),使學(xué)生加深對(duì)本課程的理解和掌握。

(二)多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教授相結(jié)合。

傳統(tǒng)的粉筆教學(xué),需要大量的時(shí)間來(lái)板書(shū),對(duì)于少學(xué)時(shí)《光通信》課程的教學(xué)來(lái)說(shuō),顯然是不現(xiàn)實(shí)的,應(yīng)該把多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式結(jié)合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短。

多媒體教學(xué)的特點(diǎn)是每節(jié)課的知識(shí)量大[4],授課速度快,內(nèi)容保留時(shí)間短,授課方式較為單調(diào),學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間聽(tīng)課,容易產(chǎn)生枯燥的情緒,從而感到疲勞,影響教學(xué)效果。這就要求教師精心制作課件,對(duì)課件內(nèi)容精心組織設(shè)計(jì),可采用動(dòng)畫(huà)的方式把抽象的理論知識(shí)形象化、可視化、動(dòng)態(tài)化地展示給學(xué)生,使難以理解的概念變得的生動(dòng)具體。教師還應(yīng)對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容用板書(shū)加以強(qiáng)調(diào),也給學(xué)生留出思考和記筆記的時(shí)間。同時(shí),通過(guò)生動(dòng)富有感染力的教學(xué)語(yǔ)言去激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生,提高學(xué)生的上課效率,使他們?cè)谳^少的時(shí)間獲取更多的知識(shí)。

(三)優(yōu)化教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。

由于光通信具有發(fā)展迅速、專(zhuān)業(yè)知識(shí)更新快的特點(diǎn),這就要求教師時(shí)刻跟蹤最新技術(shù)的動(dòng)向,發(fā)展“研究式教學(xué)”模式。同時(shí),在授課時(shí),不能只強(qiáng)調(diào)學(xué)生“接受式學(xué)習(xí)”,更要培養(yǎng)學(xué)生“研究式學(xué)習(xí)”的能力,讓學(xué)生在了解一些基礎(chǔ)性問(wèn)題后,去主動(dòng)探究未知的問(wèn)題。例如,鼓勵(lì)學(xué)生作專(zhuān)題講座是培養(yǎng)學(xué)生“研究式學(xué)習(xí)”的一種有效方式,教師制定若干題目,讓每個(gè)學(xué)生從中選擇要講的題目和內(nèi)容。學(xué)生在業(yè)余時(shí)間查閱大量資料,然后經(jīng)過(guò)精心組織向同學(xué)們演示他們的學(xué)習(xí)成果,并在教師指導(dǎo)下開(kāi)展一些問(wèn)題的討論。這種方式可以充分鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力,有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

(四)改革評(píng)價(jià)方法,促進(jìn)教學(xué)目的全面實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)方式只注重結(jié)果的“對(duì)與錯(cuò)”,而忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)。學(xué)生的創(chuàng)造性往往是在學(xué)習(xí)的過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)的,這就需要教師在教學(xué)評(píng)價(jià)上作出調(diào)整,及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的閃光點(diǎn),從而給學(xué)生鼓勵(lì)和正確引導(dǎo),促使學(xué)生不斷增強(qiáng)自信心。

考慮到少學(xué)時(shí)《光通信》課程是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的選修課程,注重的是對(duì)該課程基本理論、基本技術(shù)及應(yīng)用方法的教授,并著重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索和研究精神,因此,我們采用平時(shí)課堂講座和最終半開(kāi)卷的考核方式。講座可以促進(jìn)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性,使他們能夠主動(dòng)探索問(wèn)題;最終的考試采用半開(kāi)卷是由于該課程內(nèi)容較多,而且我們真正的教學(xué)目是讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用,而不是讓他們花大量的時(shí)間去識(shí)記一些數(shù)學(xué)公式,這樣可以留給他們足夠的時(shí)間去探索問(wèn)題。

四、結(jié)語(yǔ)

少學(xué)時(shí)《光通信》是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要選修課之一。我針對(duì)該課程教學(xué)中存在的若干問(wèn)題,從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行探討,并提出了若干改進(jìn)建議。我通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),上述改進(jìn)建議可有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而顯著地提高該課程的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn):

[1]李玉權(quán),朱勇,王江平.光通信原理與技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[2]王延遐,代祥俊.少學(xué)時(shí)工程力學(xué)教學(xué)探討[J].中國(guó)科技信息,2010,(1):259.

光纖通信的基本概念范文第5篇

【關(guān)鍵詞】諧振條件；強(qiáng)度調(diào)制；光纖放大；分路

當(dāng)光照射到金屬或半導(dǎo)體上產(chǎn)生光電流的現(xiàn)象。光電流的強(qiáng)度與入射光成正比；當(dāng)入射光的頻率低于紅限頻率時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)。入射光的頻率太高，半導(dǎo)體材料對(duì)光的吸收系數(shù)將變大。光纖傳輸技術(shù)正是將此項(xiàng)物理現(xiàn)象應(yīng)用到通訊中。

一、光纖傳輸特點(diǎn)與光構(gòu)成

（一）光纖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。光纖對(duì)光信號(hào)的衰減極小。每km光纖對(duì)信號(hào)的衰減為0.2分貝，調(diào)幅光纖不加中繼可傳輸40 km左右，數(shù)字光纖可傳輸100 km以上。光纖不易受電磁干擾，傳輸質(zhì)量很好。光纖的容量極大。每一根光纜中包含4根至幾千根光纖，每根光纖可復(fù)用幾十個(gè)波長(zhǎng)，每個(gè)波可傳輸幾千套電視節(jié)目。

（二）激光。英文為L(zhǎng)aser（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即萊塞、鐳射），受激輻射引起的光放大。輻射過(guò)程有三種：自發(fā)輻射、受激輻射、受激吸收。產(chǎn)生激光的三個(gè)條件：實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)、滿(mǎn)足閾值條件（受激輻射放大的增益大于激光器內(nèi)的各種損耗）和諧振條件（直射光與反射光位相相同）。工作物質(zhì)（激活物質(zhì)）、泵浦系統(tǒng)和諧振腔構(gòu)成激光器的基本組成結(jié)構(gòu)。

（三）與激光有關(guān)的基本概念。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)（高能態(tài)的粒子數(shù)大于低能態(tài)的粒子數(shù)）；激活物質(zhì)（具有能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)能級(jí)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)）； 泵浦過(guò)程（激勵(lì)過(guò)程，即通過(guò)外界不斷供給能量，促使低能態(tài)粒子盡快躍遷的過(guò)程）； 諧振腔（使受激輻射光在兩個(gè)反射鏡之間來(lái)回反射，不斷引起新的受激輻射，使其不斷被放大）。

二、光信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)

（一）光信號(hào)的副載波強(qiáng)度調(diào)制。AM-IM的特點(diǎn)是傳輸節(jié)目更多，但對(duì)激光器的要求較高，光接收機(jī)的靈敏度較低，傳輸距離較近，1.31 μm激光，無(wú)中繼距離不超過(guò)35 km。FM-IM的特點(diǎn)是對(duì)激光器線(xiàn)性的要求不高，傳輸距離較大。圖像質(zhì)量高交調(diào)互調(diào)產(chǎn)物表現(xiàn)為接收調(diào)頻波的背景噪聲，對(duì)圖像質(zhì)量的影響較小。但所占頻道較寬（每個(gè)頻道35 MHz～40 MHz），一根光纖只能傳輸16～18套電視節(jié)目，光接收機(jī)輸出的信號(hào)需經(jīng)過(guò)FM/AM轉(zhuǎn)換器才能送入用戶(hù)。可組成一個(gè)衛(wèi)星電視傳輸系統(tǒng)。PCM-IM方式：失真小，無(wú)噪聲積累，多級(jí)傳輸后載噪比仍可達(dá)60 dB，C/CTB和C/CSO可達(dá)70 dB。無(wú)中繼放大可傳輸100 km以上，利用光纖放大器，可傳輸數(shù)千公里。但價(jià)格貴；無(wú)壓縮時(shí)，一根光纖只能傳輸16套節(jié)目。經(jīng)過(guò)壓縮，可傳輸數(shù)百套節(jié)目，但成本較高。

（二）光調(diào)制器原理。直接調(diào)制的技術(shù)簡(jiǎn)單，損耗小，易于實(shí)現(xiàn)。但易出現(xiàn)附加頻率調(diào)制或啁秋效應(yīng)（chirping）。出現(xiàn)組合二次互調(diào)失真（CSO）。內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的調(diào)制器。外調(diào)制效率較低，但無(wú)啁秋效應(yīng)。光接收機(jī)的任務(wù)是把光信號(hào)恢復(fù)成電信號(hào)。硅波長(zhǎng)響應(yīng)范圍為0.5μm～1.0μm，鍺和InGaAs為1.1μm～1.6μm。

三、光纜

光纜的基本組成部分有光纖、導(dǎo)電線(xiàn)芯、加強(qiáng)筋、護(hù)套。光纜的接續(xù)分固定連接（粘接和熔接）與活動(dòng)連接（光連接器和機(jī)械連接子）兩類(lèi)。

（一）模擬光纖干線(xiàn)的基本原理。光發(fā)射機(jī)將電視信號(hào)調(diào)制到光信號(hào)上，光分路器把光信號(hào)分成不同比例，分別送入各光節(jié)點(diǎn)，光纖放大器將光纖中的光信號(hào)放大，使之傳輸更遠(yuǎn)的距離，光接收機(jī)從光信號(hào)中解調(diào)出電信號(hào)。光發(fā)射機(jī)有直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)、YAG外調(diào)制光發(fā)射機(jī)、DFB外調(diào)制光發(fā)射機(jī)。光接收機(jī)（optical receiver）應(yīng)用在通信的光纖傳輸與接入，負(fù)責(zé)接收光信號(hào)的設(shè)備。通常由光檢測(cè)器、光放大器和均衡器以及其他信號(hào)處理設(shè)備組成。光接收機(jī)的任務(wù)是以最小的附加噪聲及失真，恢復(fù)出光纖傳輸后由光載波所攜帶的信息，因此光接收機(jī)的輸出特性綜合反映了整個(gè)光纖通信系統(tǒng)的性能。光信號(hào)經(jīng)由光發(fā)射機(jī)發(fā)射與傳輸后，脈沖的波形被展寬，幅度得到了衰減。此時(shí)光接收機(jī)檢測(cè)經(jīng)過(guò)傳輸?shù)乃p過(guò)的光信號(hào)，將其放大和整形，從而復(fù)生原信號(hào)。光纖放大器的工作原理有直接放大與間接放大，有后置放大器（光增強(qiáng)器）；前置放大器（預(yù)放器）以及光中繼器。

（二）摻鉺光纖放大器（EDFA）。雙摻雜EDFA同時(shí)摻入釔和鉺兩種元素，泵浦光功率達(dá)3 W，波長(zhǎng)為1.047 μm，信號(hào)光輸出功率達(dá)2×500mW（27+3dBm）。包層泵浦EDFA的光纖有兩個(gè)包層。纖芯的直徑為5 μm，第一包層的直徑為90 μm，第二包層的直徑為125 μm。泵浦光（波長(zhǎng)為910 nm～990 nm）從第一包層輸入。可放大1537 nm～1574 nm或1560 nm～1600 nm的光，輸出功率達(dá)3000 mW以上。三種泵浦方式進(jìn)行比較：輸出光功率方面，雙向泵浦>后向泵浦>前向泵浦；噪聲方面前向泵浦

四、光纖通信技術(shù)的特征和發(fā)展方向

（一）光纖通信的特征。光纖通信的可靠性很高、抗外力干擾的能力也很優(yōu)秀而且傳輸速率也很快、信號(hào)質(zhì)量強(qiáng)度高穩(wěn)定等等。這些優(yōu)點(diǎn)正是在國(guó)家電力系統(tǒng)信息傳遞中所遇到的難題。電力信號(hào)的傳輸要適應(yīng)全天候的天氣變化，光纖傳輸不受自然環(huán)境和物理環(huán)境影響，具有良好的抵御信號(hào)干擾的能力和自我修復(fù)力。比較目前的幾種通信技術(shù)光纖是最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，效果也是最好的。和其他網(wǎng)絡(luò)的融合拓展，減少電力系統(tǒng)的資金浪費(fèi)。

（二）光纖通信的發(fā)展方向。從過(guò)去的幾十年的電子通訊技術(shù)發(fā)展的過(guò)程來(lái)看，傳輸信息量和傳輸效率一直是我們追求的目標(biāo)。通常情況下，效率提升和成本的增加成文的正比，這個(gè)系數(shù)大約是10：1。二十年里，傳輸速度從10Mbps躍升到10Gbps，效率提升了數(shù)量級(jí)別。未來(lái)的發(fā)展仍舊是大容量和高速度。一根光纖的寬帶利用率不到1%，還有99%的空間有待利用和開(kāi)發(fā)。其實(shí)我們已經(jīng)開(kāi)始使用波長(zhǎng)分開(kāi)重復(fù)使用的方法來(lái)開(kāi)發(fā)光纖的寬帶資源，這種方法簡(jiǎn)稱(chēng)WDM。

寬帶和光纖都是信息的傳輸渠道，如果采用WDM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)傳輸效率的大幅度提升，但是這種傳輸仍然是點(diǎn)到點(diǎn)的線(xiàn)性傳輸，不利于信息的互動(dòng)交流。如果將光纜連接開(kāi)發(fā)出信息交流平臺(tái)，電力系統(tǒng)傳輸實(shí)現(xiàn)容量的再次提升，為電網(wǎng)節(jié)省開(kāi)支提高效率。

五、結(jié)束語(yǔ)

光工作平臺(tái)的輸入輸出是一個(gè)綜合性指標(biāo)，其性能綜合受制于輸入光功率與輸出電平，需要在較低的接受輸入功率與較高的輸出電平間掌握平衡。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鑒增.光纖傳輸與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].北京：中國(guó)廣播電視出版社，2009.