《光纤通信与光纤传感技术》课程教学大纲

1、光纤通信与光纤传感技术课程教学大纲课程名称：光纤通信与光纤传感技术 英文名称： Optical Fiber Communication and Sensing Technology课程类型: 专业课 总 学 时：64 讲课学时： 52 实验学时：12 学分：4适用对象： 通信工程、光信息科学与技术、电子科学与技术等专业本科 先修课程：通信系统原理、电磁场与微波技术 一、课程性质、目的和任务 光纤通信与光纤传感技术课程是光信息科学与技术专业和电子科学与技术专业的一门专业主干课。其目的是使学生了解光纤通信系统的基本组成，掌握光纤的传光原理；光源、光检测器的工作原理和工作特性；掌握光发射机、光接收机

2、的各部分组成、结构及工作原理；掌握光纤传感技术理论基础和光纤传感调制技术，掌握光纤温度传感器、机械量传感器、光纤光栅传感器的原理、解调方法。掌握光纤通信基本实验技能，培养学生分析问题与解决问题的能力，培养学生的动手能力，为毕业后从事光纤通信和光纤传感专业工作打下必要的基础。 二、教学基本要求 1掌握用几何光学方法和波动理论分析光纤的传光原理；掌握光纤传输特性及测量方法。 2掌握光源、光检测器的工作原理和工作特性；了解光无源器件的工作原理和工作特性。 3掌握光发射机、光接收机的各部分组成、结构及工作原理；掌握光接收机中的噪声及信噪比、接收灵敏度的推导计算。4了解数字光纤通信系统(PDH和SDH)

3、、系统的性能指标及系统的设计；掌握光纤通信系统的测量。 5掌握EDFA（掺铒光纤放大器）组成、结构及工作原理；掌握光波分复用技术、相干光通信技术；了解光交换技术、光孤子通信等；了解全光通信网络。 6掌握光纤传感技术理论基础和光纤传感调制技术。7掌握光纤温度传感器、机械量传感器、光纤光栅传感器的原理、解调方法。三、教学内容及要求 第一章：概述 掌握光纤通信基本概念、光纤通信系统基本组成。 第二章：光纤和光缆 了解光纤和光缆的结构和类型, 掌握采用几何光学方法和波动理论分析光纤的传输原理；了解光纤传输特性，包括光纤色散、光纤损耗及光纤非线性光学效应；了解光纤传输特性的测量。 第三章：通信用的光器件

4、 掌握光源的类型、工作原理和工作特性，包括半导体激光器、分布反馈激光器及发光二极管；掌握光检测器的类型、工作原理和工作特性，包括PIN光电二极管和APD雪崩光电二极管；了解光无源器件的类型、工作原理和工作特性。 第四章：光端机 理解光发射机的各部分组成、结构及工作原理；理解光接收机的各部分组成、结构及工作原理；了解光接收机中的噪声及信噪比、接收灵敏度的推导计算。 第五章：数字光纤通信系统 了解数字光纤通信系统(PDH和SDH)、系统的性能指标及系统的设计，包括中继距离受损耗限制的系统、中继距离受色散限制的系统；了解光纤通信系统的测量。 第六章：光纤通信新技术 理解光纤放大器组成、结构及工作原理

5、包括EDFA（掺铒光纤放大器）；了解光波分复用技术及系统组成、结构及工作原理；了解光交换技术、光孤子通信、相干光通信技术、光时分复用技术、光码分复用技术、波长变换技术等。 第七章：全光通信网络 了解全光通信网络。 第八章：光纤传感技术基础掌握光纤传感技术的理论基础：光光效应、光电效应、电光效应、磁光效应；传感器的性能指标及标定：传感器的性能指标、传感器的标定。第九章：光纤传感调制技术掌握各种光纤传感调制原理：光强调制光纤传感器；相位调制光纤传感器第十章：光纤温度传感器掌握几种常用类型的光纤传感器。传光型光纤温度传感器；功能型光纤温度传感器；分布式光纤温度传感器。第十一章：光纤光栅传感器掌握光纤

6、Bragg光栅及其传感模型；光纤光栅传感器；光纤光栅温度传感器；光纤光栅压力传感器；光纤光栅水声传感器、光纤机械量传感器四、实践环节 实验1数字信号的光纤传输 2学时 实验内容及要求：用示波器观察传输各种数字信号的波形。使用实验仪中提供的各种数字信号进行光纤传输实验，如：NRZ码、CMI编码。实验2模拟信号的电纤传输实验 2学时 实验内容及要求：通过不同频率的正弦信号、三角波信号进行光传输实验。正弦信号通过PCM（脉冲编码调制）编码后进行光传输实验。实验3波分复用（WDM）光纤通信系统 2学时 实验内容及要求：了解波分复用技术原理。掌握波分复用技术在光纤通信中的应用。实验4电话语音光传输系统

7、2学时 实验内容及要求：通过不同方式对话音信号进行光纤传输实验。电话语音信号通过PCM编码后进行光纤传输实验。实验5光纤无源器件的特性测试 2学时实验内容及要求：了解光纤活动连接器、光分路器、光耦合器及光波分复用器的工作原理及其结构。掌握光纤活动连接器、光分路器、光耦合器及光波分复用器的正确使用方法。掌握它们的主要特性参数的测试方法。实验6反射式光纤位移传感实验 2学时实验内容及要求：了解“光纤传感实验仪”的基本构造和原理，熟悉各个部件，学习和掌握其正确使用方法；了解一对光纤（一个发光、一个接收光）的反射接收特性曲线；学习掌握最简单、最基本的光纤位移传感器的原理和使用方法。五、课外习题及课程讨

8、论 为达到本课程的教学基本要求，课外习题（包括自测题）不应少于30题。 六、教学方法与手段 以课堂教学为主。适当采用多媒体和网络等教学手段，增加教学内容的信息量，增强教学的互动性。 七、各教学环节学时分配 讲 课 内 容授课学时1光纤和光缆42通信用的光器件63光端机84数字光纤通信系统45光纤通信新技术26全光通信网络27光纤传感技术基础68光纤传感调制技术69光纤温度传感器410光纤机械量传感器411光纤光栅传感器412光纤传感器的其他应用2合 计52八、考核方式 闭卷考试（占80%）+平时（占10%）+实验（占10%） 九、推荐教材和教学参考书 教 材：光纤通信与传感技术，毕卫红等编著北京：电子工业出版社，2008年。 参考书：1(美)Gerd Keiser著，光纤通信工程北京：电子工业出版2002。