《光纤通信工程》自学考试大纲

1、光纤通信工程(9126)自学考试大纲一、课程性质与设置目的（一）课程性质、地位和任务光纤通信工程是高等教育自学考试通信工程专业的一门重要专业课。本课程的主要任务是，使学生通过对光纤光缆、光电子器件和光通信系统的学习，能掌握光纤通信系统中各部分的基本概念和工作原理及相关技术，了解现代光纤通信新技术的发展情况。（二）本课程的基本要求1. 掌握光纤的导光机理及传输特性。2. 掌握光缆的结构及特性。3. 掌握半导体光源及半导体光电检测器的基本结构及工作原理。4. 掌握光端机的基本组成和各部件功能。5. 掌握光纤通信系统的组成及指标计算。6. 了解光缆线路工程实施方面的有关问题。(三）本课程与相关课程的

2、联系、分工本课程是高等教育自学考试通信工程专业的一门重要专业课。要学好本课程，需具有“数字通信原理”“电磁场理论”等课程的基本知识。二、课程内容与考核目标第一章 概 论（一）学习目的与要求要求学生了解光纤通信发展史、光纤通信的优点及应用、光纤通信的调制。（二）课程内容第一节 光纤通信发展史 第二节 光纤通信的优点及其应用光纤通信的优点第三节 光纤通信的调制方式多路通信的光纤通信系统与数字通信（三）考核知识点1. 光纤通信的优点2. 光纤通信系统与数字通信的关系（四）考核要求1. 光纤通信的优点，要求达到“识记”层次。2. 光纤通信系统与数字通信的关系，要求达到“识记”层次。 第二章 光纤及其特

3、性(一）学习目的与要求要求学生了解光纤结构成分和分类，理解光纤的导光机理，掌握光纤的色散、机械和温度等特性，掌握单模光纤传输条件和参数。(二）课程内容第一节 概 述光纤的结构和种类 光纤导光机理 光纤的衰减 第二节 数值孔径和射线在光纤中的传播路径各种射线的数值孔径及相互间的关系 子午射线在多模渐变光纤中传播第三节 光纤传输的波动理论第四节 光纤的色散和带宽色散的概念 渐变光纤中的群时延和脉冲展宽 光纤带宽与脉冲展宽的关系光纤中的模耦合和模功率稳态分布 光纤链路的带宽第五节 光纤的机械特性和温度特性光纤的机械特性 光纤的温度特性第六节 单模光纤及其参数单模传输条件 单模光纤的参数（三）考核知识

4、点1. 光纤的结构及原理2. 数值孔径和射线在光纤中的传播路径3. 光纤的色散和带宽4. 光纤的机械特性和温度特性5. 单模光纤及其参数(四）考核要求1. 光纤的结构和原理(1)光纤的结构和种类，要求达到“识记”层次。(2)光纤的导光机理、子午光线在多模突变光纤和多模渐变型光纤中传播机理，要求达到“领会”层次。(3)光纤衰减特性和衰减产生的原因，要求达到“识记”层次。2. 数值孔径和射线在光纤中传播路径(1)数值孔径的基本概念，要求达到“识记”层次。(2)光纤中射线的传播，要求达到“领会”层次。3. 光纤的色散和带宽(1)色散的概念，要求达到“识记”层次。(2)渐变光纤中的群时延和脉冲展宽，要

5、求达到“领会”层次。(3)光纤带宽与光纤链路带宽，要求达到“领会”层次。4. 光纤的机械特性和温度特性(1)光纤的机械特性，要求达到“识记”层次。(2)光纤的温度特性，要求达到“识记”层次。5. 单模光纤及其参数(1)单模光纤的概念及特性，要求达到“识记”层次。(2)单模光纤的传输条件，要求达到“领会”层次。(3)单模光纤的参数，要求达到“领会”层次。第三章 光纤制造工艺(一）学习目的与要求要求学生能了解石英光纤制造过程及工艺要求。（二）课程内容第一节 概 述光纤制造过程简介第二节 光纤预制棒的熔练工艺管内化学汽相沉积法 等离子体激活化学汽相沉积法 管外化学汽相沉积法 多组分玻璃法第三节 光纤

6、的拉制工艺管棒法拉制工艺 双坩埚法拉制工艺第四节 光纤的一次涂覆和套塑工艺涂覆工艺 光纤的套朔工艺第五节 光纤材料及其提纯试制的提纯工艺 光纤用的石英包皮管的技术要求（三）说明：这部分内容，只要求学生通过阅读教材，了解相关的课程内容，不作考核要求。第四章 光 缆（一）学习目的与要求要求学生了解光缆结构和特性，掌握光缆的基本设计原则。（二）课程内容第一节 概 述石英光纤的主要特点 光缆基本设计原则第二节 光缆结构光缆的基本结构、种类和特点 第三节 光缆的温度特性 被覆光纤的温度特性 光缆的温度特性（三）考核知识点1. 石英光纤的主要特点和光缆基本设计原则2. 光缆结构3. 光缆的温度特性(四）考

7、核要求1. 石英光纤的主要特点和光缆基本设计原则(1)石英光纤的主要特点，要求达到“识记”层次。(2)光缆设计的基本原则，要求达到“简单应用”层次。2. 光缆结构(1)光缆的基本结构，要求达到“识记”层次。(2)光缆的种类与特点，要求达到“识记”层次。3. 光缆的温度特性(1)被覆光纤的温度特性，要求达到“识记”层次。(2)光缆的温度特性，要求达到“识记”层次。第五章 光纤光缆的测量(一）学习目的与要求要求学生了解光纤光缆测量的必要性，了解光纤光缆最基本的需测量的特性以及测量的方法。（二）课程内容第一节 衰减和衰减谱的测量衰减测量的必要性 衰减测量的三种主要方法第二节 带宽的测量带宽测量的意义

8、 用时域法和频域法测量带宽第三节 折射率分布的测量折射率分布测量的意义 折射率分布测量的主要方法第四节 数值孔径的测量数值孔径测量的意义 数值孔径的测量方法(三）说明：这部分内容，只要求学生通过阅读教材，了解相关的课程内容，不作考核要求。第六章 光 源（一）学习目的与要求要求学生理解光纤系统中光源的条件，深刻理解半导体发光的机理，了解半导体光源的制作工艺，掌握发光二极管和半导体激光器的工作原理和特性。（二）课程内容第一节 概 述光纤通信系统中光源的条件 常用半导体光源的种类和特点第二节 电注入半导体发光半导体的能带与光跃迁 半导体发光二极管和半导体激光器的发光机理第三节 半导体光源的制作制作半

9、导体光源的主要工艺环节第四节 半导体发光二极管发光二极管分类与结构 半导体发光二极管的工作特性第五节 半导体激光器阈值电流 输出光谱 转换效率 调制特性 噪声特性第六节 半导体光源与光纤的耦合发光二极管与光纤耦合方式 半导体激光器与光纤的耦合方式（三）考核知识点1. 光纤通信系统中光源的条件2. 电注入半导体发体发光的基本知识3. 半导体光源的制作4. 半导体发光二极管5. 半导体激光器6. 半导体光源与光纤的耦合(四）考核要求1 光纤通信系统中光源的条件（1）光纤通信系统中光源的条件，要求达到“领会”层次。（2）常用半导体光源的种类与特点，要求达到“简单应用”层次。2 电注入半导体发光的基本

10、知识（1）半导体的能带与光跃迁的机理，要求达到“领会”层次。（2）半导体发光二极管和半导体激光器的发光机理，要求达到“领会”层次。3半导体光源制作主要工艺流程，要求达到“识记”层次。4半导体发光二极管（1）半导体发光二极管的结构，要求达到“领会”层次。（2）半导体发光二极管的工作特性，要求达到“简单应用”层次。5半导体激光器（1）半导体激光器的结构，要求达到“领会”层次。（2）半导体激光器的工作特性，要求达到“简单应用”层次。6. 半导体光源光纤的耦合半导体光源与光纤的耦合方式及耦合效率，要求达到“领会”层次。 第七章 光检测器(一）学习目的与要求要求学生理解光纤通信系统对检测器件的基本要求和

11、常用光检测器种类，深刻理解PIN光电二极管和雪崩光电二极管的结构、工作原理，掌握PIN光电二极管和雪崩二极管的主要性能。（二）课程内容第一节 概 述光纤通信系统对检测器件的基本要求 半导体的光电效应 光纤通信用光检测器的基本参数第二节 光电二极管光电二极管结构 PIN光电二极管的基本特性参数第三节 雪崩光电二极管雪崩增益机构 雪崩光电二极管的结构与性能（三）考核知识点1. 光纤通信系统对检测器件的基本要求2. 半导体的光电效应3. 光纤通信用光检测器的基本参数4. 光电二极管5. 雪崩光电二极管(四）考核要求1. 光纤通信系统对检测器件的基本要求，要求达到“识记”层次。2. 半导体的光电效应，

12、要求达到“领会”层次。3. 光纤通信用光检测器的基本参数(1)量子效应及其光谱分布，要求达到“领会”层次。(2)噪声及最小可检测光功率，要求达到“领会”层次。(3)响应时间的基本概念，要求达到“领会”层次。4. 光电二极管(1)光电二极管的结构，要求达到“领会”层次。(2)PIN光电二极管的基本特性参数，要求达到“领会”层次。5. 雪崩光电二极管(1)雪崩增益机构，要求达到“领会”层次。(2)雪崩光电二极管的结构与性能，要求达到“领会”层次。第八章 光发送机（一）学习目的与要求要求学生了解光发送机的组成，掌握光发送机的技术要求，理解光源器件工作的调制、驱动电路的工作原理。（二）课程内容第一节

13、概 述光发送机的组成 光发送机的技术要求第二节 光源器件的驱动和光功率控制LED驱动电路 LD驱动电路和光功率控制第三节 发送光功率的监测和控制光功率监测的原理及方法 光源的功率控制第四节 光源的保护光源保护的两种方式及基本原理(三）考核知识点1. 光发送机组成及技术要求2. 光源器件的驱动和光功率控制3. 发送光功率的监测和控制4. 光源的保护(四）考核要求1. 光发送机组成及技术要求(1)光发送机的组成，要求达到“识记”层次。(2)光发送机的技术要求，要求达到“领会”层次。2. 光源器件的驱动和光功率控制(1)LED驱动电路的基本要求及基本原理，要求达到“领会”层次。(2)LD驱动电路基本

14、原理及光功率控制，要求达到“领会”层次。3. 发送光功率的监测和控制(1)光功率监测的原理及方法，要求达到“识记”层次。(2)光源的功率控制方法，要求达到“识记”层次。4. 光源的保护(1)光源的过流保护，要求达到“领会”层次。(2)光源的温度制度，要求达到“领会”层次。第九章 数字光接收机(一）学习目的与要求要求学生理解数字光接收机基本组成及各部分主要功能，理解数字光接收机噪声产生的原理，掌握PIN光接收机灵敏度、误码率，以及APD光接收机灵敏度和最佳倍增的计算。（二）课程内容第一节 概 述数字光接收机方框图 光接收机各组成部分的作用第二节 电子线路的考虑偏量电路 耦合电路第三节 数字光接收

15、机的噪声光检测噪声 接收放大器噪声第四节 PIN光接收机的灵敏度和误码率的计算光接收机的灵敏度的概念 PIN光接收机灵敏度和误码率的计算第五节 APD光接收机的误码率计算第六节 APD光接收机的灵敏度和最佳倍增（三）考核知识点1. 数字光接收机方框图2. 光接收机各组成部分的作用3. 数字光接收机的噪声4. PIN光接收机的灵敏度和误码率的计算5. APD光接收机误码率的计算6. APD光接收机的灵敏度和最佳倍增(四）考核要求1. 数字光接收机方框图，要求达到“识记”层次。2. 光接收机各组成部分的作用，要求达到“领会”层次。3. 数字光接收机的噪声(1)光检测噪声中PIN管的光噪声的大小和平

16、均功率，要求达到“领会”层次。(2)APD雪崩光电二极管的倍增噪声的概念与功率，要求达到“领会”层次。(3)接收放大器噪声，要求达到“领会”层次。4. PIN光接收机的灵敏度和误码率的计算(1)光接收机的灵敏度的概念，要求达到“识记”层次。(2)灵敏度和误码率的计算，要求达到“简单应用”层次。5. APD光接收机误码率的计算，要求达到“简单应用”层次。6. APD光接收机的灵敏度和最佳倍增，要求达到“简单应用”层次。第十章 线路码型(一）学习目的与要求要求学生了解线路码型选择的要求，掌握光纤通信常用线路码型的种类和特点，理解编译码器的工作过程，掌握误码检测方法和线路码型的参数和性能。课程内容第

17、一节 概 述线路码型的选择应满足的要求第二节 光纤通信常用线路码型mBnB码 扰码 附加奇偶位码 mB1C码 差分mB1M码第三节 编译码器变换器和反变换器 频率变换 组同步第四节 误码检测方法业务中止误码检测 不中断业务的误码检测第五节 线路码型参数和性能比较线路码型的主要参数 线路码型的性能（三）考核知识点1. 线路码型的选择应满足的要求2. 光纤通信常用线路码型3. 编译码器4. 误码检测方法5. 线路码型参数和性能比较（四）考核要求1. 线路码型的选择应满足的要求，要求达到“识记”层次。2. 光纤通信常用线路码型(1)mBnB码的特点及形式，要求达到“领会”层次。(2)扰码的特点，要求

18、达到“识记”层次。(3)附加奇偶位码的特点及形式，要求达到“识记”层次。(4)mB1C码的特点及形式，要求达到“识记”层次。(5)差分mB1M码的特点，要求达到“识记”层次。3. 编译码器(1)变换器与反变换器的常用方法，要求达到“领会”层次。(2)频率变换的方法，要求达到“领会”层次。(3)组同步的方法，要求达到“领会”层次。4. 误码检测方法(1)业务中止误码检测方框图，要求达到“识记”层次。(2)不中断业务的误码检测方法，要求达到“识记”层次。5. 线路码型参数和性能比较(1)线路码型的主要参数，要求达到“识记”层次。(2)线路码的性能，要求达到“识记”层次。 第十一章 数字光纤传输系统

19、的估算(一）学习目的与要求要求学生理解光纤传输系统传输距离和系统富余度的概念，掌握光纤线路的传输特性及系统传输距离与光纤带宽的关系，了解光纤接续损耗的原因及接续耗损指标的确定。（二）课程内容第一节 传输距离的估算和系统富余度传输距离的概念与估算 系统富余度的概念与确定第二节 光纤线路的传输特性光纤线路的色散 光纤线路的带宽 光纤线路带宽与长度的关系 光纤的冲击响应第三节 系统传输距离与光纤带宽的关系第四节 光纤线路的接续损耗指标的确定光纤的接续损耗产生的原因 接续损耗指标的确定（三）考核知识点1. 传输距离的概念与估算2. 系统富余度3. 光纤线路的传输特性4. 系统传输距离与光纤带宽的关系5

20、. 光纤线路的接续（四）考核要求1. 传输距离的概念与估算，要求达到“简单应用”层次。2. 系统富余度的概念与确定，要求达到“简单应用”的层次。3. 光纤线路的传输特性(1)光纤线路色散产生的原因及计算，要求达到“简单应用”层次。(2)光纤线路的带宽特性，要求达到“领会”层次。(3)光纤线路带宽与长度的关系，要求达到“领会”层次。(4)光纤的冲击响应，要求达到“领会”层次。4. 系统传输距离和光纤带宽的关系，要求达到“简单应用”层次。5. 光纤线路的接续(1)光纤接续损耗产生的原因，要求达到“识记”层次。(2)确定接续损耗的指标，要求达到“领会”层次。第十二章 实用化系统（一）学习目的与要求要

21、求学生了解实用化光通信系统，其中包括CCITT关于光纤数字线路系统的建议和数字系统的接口建议、维护告警系统和公务系统、远距离供电和遥信系统和机架结构。（二）课程内容第一节 概 述光缆通信已进入实用化阶段第二节 CCITT关于光纤数字线路系统的建议光纤 系统参数第三节 CCITT关于数字系统的接口建议第四节 维护告警系统和公务系统第五节 远距离供电和遥信系统第六节 机架结构（三）说明：这部分课程内容，学生自己阅读教材，了解相关内容，不作考核要求。第十三章 光缆线路工程实施（一）学习目的与要求要求学生掌握光纤和光缆的接续方法，了解现场施工时，对光缆线路进行测试的内容，掌握光缆线路维护的内容和维护设

22、备与方法。（二）课程内容第一节 光纤和光缆的接续光纤的接续方法 光缆的接续方法第二节 光缆敷设光缆的敷设的过程第三节 光缆线路测试光缆线路测试内容第四节 光缆线路的维护 光缆线路维护的内容 维护设备与方法（三）考核知识点1. 光纤和光缆的接续2. 光缆敷设3. 光缆线路测试4. 光缆线路的维护（四）考核要求1. 光纤和光缆的接续方法，要求达到“识记”层次。2. 光缆敷设的过程，要求达到“识记”层次。3. 光缆线路测试内容，要求达到“识记”层次。4. 光缆线路维护的内容，要求达到“识记”层次。5. 光缆线路维护用的主要仪表、设备，要求达到“识记”层次。第十四章 其它光纤通信系统的应用不作学习和考

23、核要求。第十五章 光纤通信系统的展望不作学习和考核要求。三、关于大纲的说明与考核实施要求（一）自学考试大纲的目的和作用课程自学考试大纲是根据专业自学考试计划的要求，结合自学考试的特点而确定。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。课程自学考试大纲明确了课程学习的内容以及深广度，规定了课程自学考试的范围和标准。因此，它是编写自学考试教材、掌握课程内容知识范围和程度的依据，也是进行自学考试命题的依据。（二）课程自学考试大纲与教材的关系课程自学考试大纲是进行学习和考核的依据，教材是学习掌握课程知识的基本内容与范围，教材的内容是大纲所规定的课程知识和内容的扩展和发挥。本大纲与教材所体

24、现的课程内容一致；大纲里面的课程内容和考核知识点与教材里面相关内容一致。反过来教材里有的内容，大纲里就不一定体现。（三）关于自学教材与主要参考书1. 教 材：光纤通信工程编 者：赵梓森出版社：人民邮电出版社2. 参考书：光纤通信 光纤通信原理 编 者：刘增基等 编者：张金菊出版社：西安电子科技大学出版社 出版社：中国人民大学出版社(四）关于自学要求和自学方法的指导本大纲的课程基本要求是依据专业考试计划和专业培养目标而确定的。课程基本要求还明确了课程的基本内容，以及对基本内容掌握的程度。基本要求中的知识点构成了课程内容的主体部分。因此，课程基本内容掌握程度、课程考核知识点是高等教育自学考试考核的主要内容。在自学要求中，对各部分内容掌握程度的要求由低到高依次为：了解、理解、掌握。为了使学生能够更好地适应自学，达