《光纤通信技术》课程教学大纲、教案、课程日历

1、PAGE 4光纤通信技术课程教学大纲Optical Fiber Communications Technology课程编码：TX102030 适用专业：通信工程，信息工程等先修课程： 电磁场与电磁波、大学物理及通信原理 学 分 数：3总学时数：48 实验（上机）学时：0考核方式：校考 一、课程性质和任务本课程是为通信工程类相关专业本科生设立的技术基础类专业必修课程，旨在介绍光纤通信的基本原理和系统，使学生对光纤通信在当今信息领域内高速发展并起到关键作用的技术有较好的了解。课程主要内容包括：光纤传输原理与特性，光源与光发射系统，光探测器与光接收系统，光放大器原理与应用，光纤通信系统与网络等，并将

2、介绍代表当今高速大容最光纤通信技术主流的波分复用光纤通信技术、全光光纤通信技术等代表未来光纤通信技术发展方向的新技术。二、课程教学内容和要求绪论1.教学内容：光纤通信的发展历史与现状，光纤通信系统简介，光纤通信中若干基本名词介绍。2.教学目的和要求：使学生了解光纤通信的发展历史与现状，理解光纤通信系统的组成以及各部分的功能。3.教学重难点：光纤通信系统的组成以及各部分的功能。4.学时分配：3学时。5.作业：课后习题。光纤光缆1.教学内容：光纤的几何描述，光在光纤中的传输，光纤的模式，光纤的损耗，光纤的色散，光纤的双折射与偏振，光纤的非线性特性，光缆类型与结构。2.教学目的和要求：使学生了解光在

3、光纤中传输模式，重点掌握光纤特性。3.教学重难点：光纤特性。4.学时分配：8学时。5.作业：课后习题。光源与光发射系统 1.教学内容：光发射系统简介，半导体材料中的光发射与光吸收，发光二极管，半导体激光器的工作原理与特性，半导体激光器的结构，光发射机结构。2.教学目的和要求：使学生了解光发射系统的组成及其功能，理解光源的类型，掌握半导体激光器的工作原理与特性。3.教学重难点：半导体激光器的工作原理与特性。4.学时分配：7学时。5.作业：课后习题。光探测器与光接收系统 1.教学内容：光接收系统简介， 光探测器， 光接收机结构， 光接收机的噪声， 光接收机的灵敏度。2.教学目的和要求：使学时了解光

4、接收系统的组成及其功能，理解光接收机的噪声，掌握光探测器的工作原理和光接收机的灵敏度的计算。3.教学重难点：光探测器的工作原理和光接收机的灵敏度的计算。4.学时分配：7学时。5.作业：课后习题。光无源器件 1.教学内容：光通信系统中的无源器件，光纤耦合器，光调制器和光开关，光纤光栅，光波导器件，其它波分复用器件。2.教学目的和要求：使学时了解光通信系统中的无源器件。3.教学重难点：光纤耦合器，光开关。4.学时分配：4学时。5.作业：课后习题。光通信中的光放大器 1.教学内容：光放大基本原理，半导体激光放大器，掺铒光纤放大器，光纤喇曼放大器，光纤布里渊放大器，光放大器在系统中的应用。2.教学目的

5、和要求：理解光放大基本原理，了解半导体激光放大器，光纤喇曼放大器，光纤布里渊放大器以及光放大器在系统中的应用。掌握掺铒光纤放大器。3.教学重难点：光放大基本原理，光纤喇曼放大器。4.学时分配：4学时。5.作业：课后习题。光纤通信系统及网络1.教学内容：光纤通信系统结构，光纤通信系统特性参数与设计，及相关光网络技术。2.教学目的和要求：学习光纤通信系统结构和光纤通信网络，掌握光纤通信系统特性参数与设计；理解光网络的组成，光接入网技术及全光光纤通信网络的原理。3.教学重难点：光纤通信系统特性参数与设计，光网络及光接入网技术原理。4.学时分配：6学时。5.作业：课后习题高速光纤通信技术 1.教学内容

6、：高速光纤通信技术的概念，高速光纤通信技术关键技术。2.教学目的和要求：学习高速光纤通信技术的基本概念，理解相关高速光纤通信技术关键技术3.教学重难点：高速光纤通信技术关键技术4.学时分配：2学时。光纤通信复用技术 1.教学内容：光纤通信复用技术的基本概念，波分复用技术的原理及密集波分复用系统。2.教学目的和要求：学习波分复用技术的原理，密集波分复用系统的组成及相关技术。3.教学重难点：密集波分复用系统组成及技术。4.学时分配：3学时。5.作业：课后习题光纤通信新技术 1.教学内容：新型光纤技术，全光通信技术，相干光纤通信技术等。2.教学目的和要求：了解相关光纤通信新技术3.教学重难点：新型光

7、纤技术及全光通信技术。4.学时分配：2学时。5.作业：课后习题三、各教学环节的学时分配 项目章节主要内容学时分配讲课习题课实验上机合计第一章绪论33第二章光纤光缆88第三章光源与光发射系统 77第四章光探测器与光接收系统 718第五章光无源器件44第六章光通信中的光放大器 44第七章光纤通信系统与网络66第八章高速光纤通信技术22第九章光纤通信复用技术33第十章光纤通信新技术213合计46248四、本课程与其它课程的联系 先修课程有电磁场与电磁波、大学物理及通信原理后续课程有“光纤传输系统”，“光网络技术”,“光缆工程”等。五、建议教材及参考资料1张新社等，光纤通信技术，人民邮电出版社，201

8、4.12. 刘增基. 光纤通信. 西安电子科技大学出版社,20003. L.G.卡左夫斯基等著. 张肇仪等译. 光纤通信系统. 人民邮电出版社,19994. 顾畹仪. 光纤通信系统. 北京邮电大学出版社,1999年5. 李玉权，崔敏，蒲涛等译，李玉权校，光纤通信，国外电子与通信教材系列，电子工业出版社2002.76. Djafar K. Mynbaev, Lowell L. Scheiner eds., Fiber-Optic Communications Technology, Pearson Education, Inc., 20017. 赵梓森著，光纤通信工程(修订版)， 人民邮电出版社

9、， 20018GOVIND P. AGRAWAL, Fiber-Optic Communication Systems(3rd Edition), 清华大学出版社(影印版), 2004年7月教学日历课程名称：光纤通信技术 所在系部： 主讲教师： 授课班级： 邮 电 大 学教 学 日 历（课程起止时间：2014年 8月 25日至 2014 年 12月 24日）教学周数 16 讲 课 46 周学时数 3 习 题 2 计划学时 48 实验课 0 周次日期教 学 内 容学时实验学时重 点 与 难 点教 学 准 备（场地、设备仪器、教学手段等）作 业实际执行情况日/月126/8光纤通信概述光纤通信系统主

10、要特点光纤通信系统的简介20光纤通信基本概念光纤通信系统的组成以及各部分的功能、B108多媒体和板书课后题129/8光纤通信系统的分类光纤通信系统的应用光纤通信技术发展现状及展望2.1光纤的基本概念20光纤通信系统的分类光纤的结构和类型B205多媒体和板书课后题22/92.2光在光纤中的传输原理20光在光纤中的传输原理（射线理论分析） B108多媒体和板书课后题39/92.2光在光纤中的传输原理20光在光纤中传输的波动理论B108多媒体和板书课后题312/92.3 光纤传输特性20光纤传输特性，包括光纤损耗、光纤色散、光纤的非线性特性B205多媒体和板书课后题416/92.4 光缆3.1半导体

11、材料中的光电效应20光缆类型与结构、半导体材料中的光发射与光吸收B108多媒体和板书课后题523/93.2半导体激光器（LD）20半导体激光器的类型、工作原理和工作特性B108多媒体和板书课后题526/93.3半导体发光二极管（LED）3.4新型半导体激光器20半导体发光二极管的类型、工作原理和工作特性、分布反馈式(DFB)激光器B205多媒体和板书课后题630/93.5光源的调制3.6光发射机20光源的调制、光发射系统的组成及其功能B108多媒体和板书课后题77/104.1光探测器20半导体PN结的光电效应PIN光电二极管B108多媒体和板书课后题710/104.1光探测器习题20雪崩光电二

12、极管(APD)知识回顾和梳理B205多媒体和板书课后题814/104.2 光接收机20光接收机的各部分组成、结构及工作原理B108多媒体和板书课后题921/104.2 光接收机5.1光纤连接器5.2光纤耦合器20光接收机中的噪声及信噪比、接收灵敏度的推导计算、光纤耦合器B108多媒体和板书课后题924/105.3光调制器5.4光开关5.5 光纤光栅20光开关、光纤光栅B205多媒体和板书课后题1028/105.6光衰减器5.7光隔离器5.8 光环行器6.1 光放大器20光隔离器、光环行器、光放大基本原理B108多媒体和板书课后题114/116.2 半导体激光放大器(SOA)6.3掺铒光纤放大器

13、(EDFA)20半导体激光放大器和掺铒光纤放大器基本原理B108多媒体和板书课后题117/116.4光纤喇曼放大器(FRA)7.1光纤通信系统的基本概念20光纤喇曼放大器基本原理、光纤通信系统的组成B205多媒体和板书课后题1211/117.2数字光纤通信系统20数字光纤通信系统组成、性能指标B108多媒体和板书课后题1318/117.3 模拟光纤通信系统7.4 光纤接入网技术20副载波光纤传输系统光纤接入网的基本概念EPON光纤接入网B108多媒体和板书课后题1321/117.4 全光通信网技术8.1高速光纤通信系统的概念8.2高速光纤通信系统面临的挑战20全光通信网的概念高速光纤通信系统的

14、概念及面临的挑战B205多媒体和板书课后题1425/118.3高速光纤通信系统关键技术9.1光纤通信复用技术的概念20高速光器件技术、前向纠错编码（FEC）技术、光波分复用(WDM)技术B108多媒体和板书课后题1716/129.2光波分复用技术9.3密集光波分复用(DWDM)系统20前向纠错编码（FEC）技术、光波分复用技术、DWDM系统的关键技术B108多媒体和板书课后题1719/1211.1新型光纤技术11.2全光光纤通信技术11.3 相干光纤通信20新型光纤技术、全光通信技术B205多媒体和板书课后题1823/12总复习20习题B108多媒体和板书注：教学日历务请于开学的第二周前送回

15、系、部主任：院长：学生平时考核情况记录表第1次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年8月26日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第一章 绪论1.1 光纤通信概述1.2 光纤通信系统的主要特点1.3 光纤通信系统的简介（二）、本次课教学目标：1.了解光纤通信的发展史；2.理解光在电磁波谱中的位置、光纤通信所用光波的波长范围；3.掌握光纤通信系统的组成及特点。（三）、本次课教学重点：光纤通信的特点、光纤通信系统的组成（四）、本次课教学难点：光纤通信系统的组成（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教

16、学方法时间(分钟)教学情境设计让学生思考，所能了解的通信手段有多少种？ 通信经历了烽火台、人工传递、有线、无线等多种传递手段，那么在现代信息社会中， 信息传输容量最大的是采用什么方式？举手发言设问引导法2分钟问题牵引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？举手发言启发式教学法2分钟导入新课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，通过提问对学生进行较好的引导，举例介绍光纤通信在实际生活中的应用，让学生在上课开始时很快提高兴趣。启发式教学法2分钟讲授内容1.1 光纤通信概述从光纤通信的基本概念引出光纤波导的发现过程和光纤通信的发展历程。1

17、.2 光纤通信系统的主要特点 介绍光纤通信的独特优点，包括：频带宽、传输容量大；损耗小，中继距离长；重量轻，体积小；抗电磁干扰性能好；泄露小，保密性好；节约金属材料等。1.3 光纤通信系统的简介介绍光纤通信系统的基本组成部分：光发送机、光纤线路及光接收机；继而简要介绍三个部分的基本工作原理、工作目标以及相关器件。要求学生对一些重要的知识做笔记讲授法80分钟课堂提问回顾通信原理内容，试说出一般通信系统的基本组成和主要性能指标由哪些？点名提问讨论法2分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：1.光纤通信的定义及特

18、点；2.光纤通信系统的组成及其作用。共同回答练习法10分钟布置作业1.1. 什么是光纤通信，它有哪几种调制方式？1.2. 光纤通信与电通信方式的主要差异有哪些？ 1.3. 光纤通信系统有哪几部分组成？各个作用是什么？1.4. 光纤通信的主要优点是什么?练习法2分钟第2次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年8月29日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第一章 绪论1.4 光纤通信系统的分类1.5 光纤通信系统的应用1.6 光纤通信技术发展现状及展望第二章 光纤光缆2.1 光纤的基本概念（二）、本次课教学目标：1.了解光纤通信的应用现状及未来发展趋势；2.掌握光纤的结构和类型。（三）、本

19、次课教学重点：光纤的结构和类型（四）、本次课教学难点：光纤的结构和类型（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾光纤的结构？它的优越性体现在哪几个方面？什么是光纤通信系统？点名提问5分钟讲授内容1.4 光纤通信系统的分类分别介绍光纤通信系统按照不同标准的分类情况，包括：按照传输信号、所采用的光纤、调制方式、拓扑结构和网络服务范围的分类。光纤通信系统的应用介绍光纤通信系统的各种应用。1.6 光纤通信技术发展状况及展望介绍光纤通信系统在我国的发展现状以及未来的发展趋势。2.1光纤的基

20、本概念介绍光纤的基本结构及折射率要求；介绍阶跃型光纤与渐变型光纤折射率的分布；介绍光纤的分类。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法80分钟课堂互动把实物或实物的模象展示给学生观察，加深学生对光纤的结构的理解点名提问演示法6分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：1.光纤通信系统的应用及发展；2.光纤的结构；3.光纤的分类。共同回答练习法8分钟布置作业1.5. 光纤通信技术发展经历了那几个阶段？1.6. 光纤通信主要应用在哪几方面？试简述。1.7. 光纤通信技术未来朝哪几个方向发展？1.8. 解释下面

21、词汇：FTTC，FTTH，FTTB，ETDM，OTDM，WDM，OCDM，OFDM。练习法1分钟第3次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年9月2日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第二章 光纤光缆2.2 光在光纤中的传输原理 2.2.1 平面波在两种介质交界面的反射与折射 2.2.2 光纤的射线理论分析（二）、本次课教学目标：1. 掌握采用射线法分析阶跃型光纤的导光原理；2. 掌握采用射线法分析渐变型光纤的导光原理。（三）、本次课教学重点：阶跃型光纤和渐变型光纤的导光原理（射线法）（四）、本次课教学难点：渐变型光纤的导光原理（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习

22、法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾光纤的结构是怎样的？光纤的分类？点名提问3分钟讲授内容2.2光在光纤中的传输原理简要回顾平面波在两种介质交界面的反射与折射；详细讲述采用射线法分析阶跃型光纤的导光原理及其相关物理量的推导过程。介绍渐变型光纤的导光原理。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：什么是数值孔径？ 什么是时间延时？共同回答练习法10分钟布置作业2.16 什么是光纤的数值孔径NA？有何物

23、理意义？2.36 均匀光纤芯与包层的折射率分别为n1=1.5,n2=1.45。试计算：(1)光纤芯与包层的相对折射率差。(2)光纤的数值孔径。2.37一光纤的纤芯折射率是1.52，包层的折射率是1.45，计算其数值孔径。练习法2分钟第4次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年9月9日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第二章 光纤光缆2.2 光在光纤中的传输原理 2.2.3光纤传输的波动理论 （二）、本次课教学目标：1. 掌握采用波动理论分析阶跃型光纤的导光原理；2. 了解波动理论分析渐变型光纤导光原理的方法；（三）、本次课教学重点：光纤模式，光纤波导传输的波动理论，（四）、本次课教学

24、难点：光纤传输的波动理论（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾什么是数值孔径？什么是时间延时？点名提问3分钟讲授内容2.2光在光纤中的传输原理介绍光纤传输的波动理论，推导均匀光纤的标量解，详细讲述均匀光纤（阶跃型）的传输模式。简单介绍非均匀光纤（渐变型）的标量解。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：1.阶跃型光纤的标量解；2.单模光纤的传

25、输条件。共同回答练习法10分钟布置作业2.17.光纤的波动方程是什么?2.18.光纤的电磁场表达式是什么？2.19.光纤的特征方程是什么？有何物理意义？2.20.什么是光纤的截止波长？2.39.对于典型的渐变型光纤：NA0.275，纤芯直径50 m，求当工作在1310 nm窗口时，光纤中可容纳的模式数。2.40.已知阶跃型光纤，纤芯折射率n1=1.50，相对折射率差=0.5%，工作波长0=1.31um，试求：（1）保证光纤单模传输时，光纤的纤芯半径a应为多大？（2）若a=5um，保证光纤单模传输时，n2应如何选择？2.47.已知均匀光纤芯的折射率n1=1.5，相对折射率差= 0.01，芯半径a

26、=25m,试求：LP11模的截止波长。若=1m，计算光纤的归一化频率V以及其中传输模的模数量。2.48.阶跃光纤，若n1=1.5，=1.3m 计算：若= 0.25，为了保证单模传输，其芯径应取多大。若取a=5m,为保证单模传输，应取都多大。练习法2分钟第5次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年9月12日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第二章 光纤光缆2.3 光纤传输特性2.3.1 光纤的损耗特性2.3.2 光纤的色散特性2.3.3 光纤的其他特性2.3.4 光纤的国际标准（二）、本次课教学目标：1.理解损耗和色散的概念；2.掌握光纤色散的不同分类以及相关原因；3.掌握不同原因所造

27、成的不同损耗给光纤通信带来的影响；4.了解光纤的几何特性、光学特性、机械特性和温度特性；5.了解国际标准定义下的不同型号光纤以及他们的用途。（三）、本次课教学重点：光纤的损耗和色散（四）、本次课教学难点：光纤的色散（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾单模光纤的传输条件？什么是光纤的损耗？点名提问3分钟讲授内容2.3光纤传输特性介绍光纤的损耗特性，重点讲述光纤的吸收损耗和散射损耗；讲解光纤色散与脉冲展宽的关系、色散的表示和几种情况下的最大时延差；介绍另外四种光纤的传输特性。介

28、绍光纤的国际标准。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：光纤的损耗；光纤的色散；光纤的其他传输特性共同回答练习法10分钟布置作业2.21.光纤传输特性通常有几种？分别是什么？2.22.什么是光纤的色散？分析多模光纤和单模光纤的色散机理。2.23.为什么色散和损耗是光纤通信的主要限制因素？2.37.一阶跃型多模光纤的纤芯半径a=25um，折射率n1=1.5，相对折射率差0.01，L=1km，试求：1)该光纤数值孔径NA？2)该光纤模式色散是多少？3)假设只考虑

29、模式色散，其它色散均忽略不计，则光纤带宽为多少？2.38.有一个15 km长的多模渐变型光纤线路工作波长=1.3m，使用的LED光源谱宽16nm，已知该光纤材料色散系数是5ps/km.nm，模式色散是0.3ns/km，求此光纤材料色散是多少？此光纤线路总色散是多少？练习法2分钟第6次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年9月16日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第二章 光纤光缆2.4 光缆第三章 光源与光发射系统3.1 半导体材料中的光电效应（二）、本次课教学目标：1. 了解光缆的基本组成、几种典型结构及光缆的各种分类和光缆型号命名方式；2. 了解能级与能带的关系；3.理解光与物质

30、的三个作用过程；4.掌握激光器的基本工作原理及响应的三个发光条件。（三）、本次课教学重点：激光器的基本工作原理（四）、本次课教学难点：激光器工作的三个发光条件（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾什么是光纤损耗？什么是光纤色散？点名提问3分钟讲授内容2.4光缆介绍光缆的基本组成部分；介绍4种典型的光缆结构；介绍9种常用的光缆分类方式；介绍光缆型号和命名方式。3.1 半导体材料中的光电效应从原子的能级引出能带形成的原因，继而介绍在导带和价带之间发生的光与物质的三个作用，分别是受

31、激辐射、自发辐射和受激吸收；最后详细讲解激光器发光须满足的三个基本条件：粒子数反转分布、受激辐射和光学谐振腔。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：常见的光缆类型有哪些？能级和能带的概念光与物质的三个作用激光器的工作原理共同回答练习法10分钟布置作业3.1.简述受激吸收，受激辐射和自发辐射过程。3.2.什么是粒子数反转？3.3.什么是激光器的阈值条件？3.4.一个半导体激光器，谐振腔长L=200m，其谐振腔内工作物质平均损耗系数为i=2dB/mm，谐振腔两个

32、反射镜的反射系数为R1R2=0.90.95，求激光器的阈值系数gth，若R2由0.95降低到0.35，激光器的阈值电流如何变化？。3.5.一个GaAlAs/GaAs半导体激光器，其工作波长为850nm，谐振腔内材料的折射率n=3.5，腔长L=200m，求其纵模模数以及纵模间的波长间隔。2.20.构成激光器必须具备的条件有哪些？2.21.在光纤通信系统中，光源为什么要加正向电压？练习法2分钟第7次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年9月23日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第三章 光源与光发射系统3.2 半导体激光器（二）、本次课教学目标：1. 掌握半导体激光器的工作原理；2. 了

33、解F-P腔半导体激光器的结构与分类；3. 掌握半导体激光器的阈值特性。（三）、本次课教学重点：半导体激光器的工作原理及其特性（四）、本次课教学难点：半导体激光器的工作原理（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾1.能级和能带的概念2.光与物质的三个作用3.激光器的工作原理点名提问3分钟讲授内容3.2 半导体激光器(LD)通过介绍本征半导体和重掺杂N型与P型半导体的能带分布，引出不同结构的F-P腔半导体激光器的特点，包括同质结、单异质结和双异质结激光器的。重点讲述半导体激光器的特

34、性，包括：阈值特性、光谱特性、温度特性和电光转换效率。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：1. F-P腔半导体激光器的工作原理2. F-P腔半导体激光器的特性共同回答练习法10分钟布置作业2.17.简述激光器的结发热效应。2.18.何谓激光器的偏置电流？应如何选择偏置电流？2.19.半导体激光器由哪三个部分构成？试分别加以说明。22.简述半导体激光器的特性。练习法2分钟第8次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年9月26日 课时：2学时（一）、本次课

35、教学内容：第三章 光源与光发射系统3.3 半导体发光二极管3.4 新型半导体激光器（二）、本次课教学目标：1.掌握半导体发光二极管的工作原理及特性；2.了解半导体发光二极管的结构和分类3.理解分布反馈型激光器的工作原理4.了解耦合腔半导体激光器的工作原理及其特点（三）、本次课教学重点： 半导体发光二极管的工作原理及特性、分布反馈型激光器的工作原理（四）、本次课教学难点： 分布反馈型激光器的工作原理（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾F-P腔半导体激光器的工作原理F-P腔半导

36、体激光器的特性点名提问3分钟讲授内容3.3 半导体发光二极管（LED）介绍半导体发光二极管的工作特性、结构与分类；重点介绍半导体发光二极管的光谱特性、电光转换效率、光束的空间分布以及温特性。3.4 新型半导体激光器重点介绍分布式反馈激光器的结构特点，引出在此特点基础上的发光原理，并指明它所具有的独特优点；简要介绍耦合腔半导体激光器与量子阱激光器的结构与特点。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：1. 半导体发光二极管的工作特性2. 半导体激光器（LD）和半导

37、体发光二极管（LED）的异同3.典型的新型半导体激光器共同回答练习法10分钟布置作业3.6.比较半导体激光器（LD）和半导体发光二极管（LED）的异同。3.7.简述分布反馈半导体激光器（DFB）及分布布拉格反射激光器（DBR）的原理。练习法2分钟第9次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年9月30日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第三章 光源与光发射系统3.5光源的调制3.6光发射机（二）、本次课教学目标：1.理解模拟直接调制和数字直接调制的方法与特性2.了解间接调制的几种调制方法。3.了解通信系统对光发射机的基本要求4.掌握光发射机的重要组成部分及各部分所完成的主要功能。（三）、

38、本次课教学重点：光发射机的结构与各部分功能（四）、本次课教学难点：数字直接调制的方法与特性（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾半导体发光二极管的工作特性半导体激光器和半导体发光二极管的异同点名提问3分钟讲授内容3.5 光源的调制理解模拟直接调制和数字直接调制的方法与特性；了解间接调制的几种调制方法。3.6 光发射机了解通信系统对光发射机的基本要求；掌握光发射机的重要组成部分及各部分所完成的主要功能。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做

39、课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：1.数字直接调制的方法2.光发射机的要求3.光发射机的组成及作用共同回答练习法10分钟布置作业3.13.光源的间接调制方法有哪些？3.14.光纤通信系统对光发射机的基本要求有哪些？3.15.光发射机为什么要进行自动温度控制？3.16.光纤通信系统对光源器件的基本要求有哪些？练习法2分钟第10次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年10月7日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第四章 光探测器与光接收系统4.1 光探测器 4.1.1 半导体PN结的光电效应 4.1.2 PIN 光电二极管（

40、二）、本次课教学目标：1.了解半导体PN结的光电效应；2.理解PIN光电二极管的工作原理3. 理解PIN光电二极管的结构、主要特性和产生的噪声；（三）、本次课教学重点：PIN光电二极管的工作原理与主要特性（四）、本次课教学难点：PIN光电二极管的工作原理与主要特性（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾光纤通信系统的组成？光探测器与光接收机在系统中起到的作用？点名提问3分钟讲授内容4.1光探测器 4.1.1 半导体PN结的光电效应 详细讲述半导体PN结的光电效应；详细解释光到电

41、的转化过程； 4.1.2 PIN光电二极管介绍光电二极管的工作原理与结构，重点讲述光电二极管的主要特性，包括：量子效率、响应度、响应时间和噪声。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法85分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。【小结】本节课重点学习了以下几个问题：1.半导体PN结的光电效应；2.PIN光电二极管的工作原理共同回答练习法10分钟布置作业4.6.什么是半导体PN结的光电效应？4.7.PIN光电二极管的工作原理与结构是什么？4.8.光电检测器的响应时间受哪三个因素的影响？4.9.请分析 PIN光电检测器的噪声由哪几部分组成。练习

42、法2分钟第11次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年10月10日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第四章 光探测器与光接收系统4.1 光探测器 4.1.3 雪崩光电二极管（APD） 前三章复习及典型习题讲解（二）、本次课教学目标：1. 掌握APD雪崩光电二极管的工作原理和主要特性；2. 回顾前三章知识内容，总结知识重点；3. 对前三章知识难点和易错点进行详细梳理。（三）、本次课教学重点：APD雪崩光电二极管的工作原理和主要特性（四）、本次课教学难点：APD雪崩光电二极管的工作原理和主要特性（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课

43、教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾光探测器的作用？什么是PIN光电二极管？点名提问3分钟讲授内容4.1光探测器 4.1.3 雪崩光电二极管介绍雪崩光电二极管的雪崩倍增效应及主要特性，包括：倍增因子和过剩噪声因子。前三章基础知识梳理：第1章概述光纤通信主要优点；光纤通信系统的组成结构；光纤通信系统设备主要包括哪几部分构成。第2章光纤传输理论及传输特性光纤的主要结构（纤芯、包层及涂覆层），光纤折射率分布，光缆的基本结构和类型；光纤中传输模式的意义和单模传输的条件，模式截止条件、归一化频率和截止波长等的意义和计算，基模的表示方法（精确矢量模HE11和线性极化模LP01）

44、；射线光学分析方法，全反射临界角和最大可接收角的计算，数值孔径的物理意义；光纤损耗特性物理意义及计算，引起损耗的原因，瑞利散射及其与传输波长关系；色散物理意义及引起色散的原因（分类）；光纤中非线性效应的产生机理；G.652、G.653和G.655三种常用传输光纤的传输特性及其应用场合。第3章光源和光发送机激光产生的物理基础：自发辐射、受激辐射、受激吸收；粒子数反转条件；激光器的主要结构；半导体激光器工作原理：PN结半导体激光器中自建场的形成及外加正向偏压后的粒子数分布变化，激光器的主要工作特性（阈值、效率、温度和光谱特性），LED的结构及与LD主要异同；光源调制的目的和方法，直接调制和间接调制

45、的主要异同；光发送机的构成（输入电路和光发送电路），线路码型变换的主要方法简单计算；光源驱动电路的要求和偏置电流的设置依据，APC和ATC电路设置目的及工作原理。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法50分钟习题解答对每章典型习题进行详细解答，对难理解和易混淆的知识点进行梳理，加深学生的印象练习法45分钟布置作业4.10.请简述APD的工作原理练习法2分钟第12次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年10月14日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第四章 光探测器于光接收系统4.2 光接收机（二）、本次课教学目标：1.掌握光接收机的结构组成；2.掌握光接收机的噪声特性；（三）、本

46、次课教学重点：1，光接收机的结构；2，光接收机的噪声及评价方法；（四）、本次课教学难点：光接收机的误码率；（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾什么半导体PN结的光电效应？PIN光电二极管的工作原理是什么？雪崩光电二极管的工作原理是什么？点名提问8分钟讲授内容4.2光接收机 4.2.1 光接收机的组成介绍雪崩光电二极管的雪崩倍增效应及主要特性，包括：倍增因子和过剩噪声因子。介绍光接收机的主要组成部分，包括：光电检测器、前置放大器、功率放大器、均衡滤波器、再生器、AGC电路等。

47、 4.2.2 光接收机的噪声首先对光接收机的噪声来源作一个总的介绍和分类，然后对影响较大的一些噪声进行详细的介绍，包括：散粒噪声、雪崩倍增噪声、漏电流噪声、热噪声等；最后，从两个方面介绍噪声的评价方法：噪声大小的表示方法和信噪比的计算。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法75分钟课堂互动把实物或实物的模型展示给学生观察，加深学生对光接收机结构的理解。点名提问演示法5分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。共同回答练习法7分钟布置作业1.请描述光接收机的组成及其各部分的功能。2.请简述均衡滤波器在光接收机中的重要性。3.请简述再生器的作用

48、。4.光接收机的噪声源有哪些？5.光接收机噪声的两种评价方法是什么？6.请分析数字光接收机误码率的计算过程。练习法5分钟第13次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年10月21日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第四章 光探测器于光接收系统4.2 光接收机第五章 光纤通信中的光无源器件5.1光纤连接器5.2光纤耦合器（二）、本次课教学目标：1. 掌握光接收机主要性能。2.了解光纤连接器的组成部分，掌握光纤连接器的性能，了解常用的光纤连机器型号。3.了解光纤耦合器的类型，了解不同类型光纤耦合器的结构，掌握光纤耦合器的特性参数。（三）、本次课教学重点：1光接收机的误码率和灵敏度；2光纤耦

49、合器的工作原理与特性参数 （四）、本次课教学难点：1.光接收机的误码率2.各种光纤耦合器的工作原理。（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾1.光接收机的组成及其各部分的功能是什么？2.光接收机的噪声源有哪些？3.光接收机噪声的两种评价方法是什么？点名提问8分钟讲授内容4.2光接收机 4.2.3 光接收机的主要性能误码率和灵敏度是光接收机的两个主要性能，首先介绍误码率的定义，继而引申到推导数字调制下误码率的计算过程；介绍光接收机灵敏度的定义，分别讲述理想接收机和实际接收机灵敏度

50、的影响因素。5.1 光纤连接器介绍光纤连接器各组成部分及其作用，包括：连接器插头、转换器、变换器、光纤跳线、裸光纤转换器；分析插入损耗、回波损耗、重复性和互换性等相关的光纤连接器特性；介绍常用光纤连接器的类型。5.2 光纤耦合器介绍光纤耦合器的四种类型：T型、星型、定向型和波分/解波分型；介绍三种较实用、发展潜力较好的耦合器：光纤型耦合器、微器件型耦合器和平面波导型耦合器；重点分析耦合器的6个特性参数：插入损耗、附加损耗、分光比、方向性、均匀性、偏振相关损耗和隔离度。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法75分钟课堂互动把实物或实物的模型展示给学生观察，加深学生对光纤连接器和光纤耦合器结

51、构的理解。点名提问演示法5分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。共同回答练习法7分钟布置作业1.请分析数字光接收机误码率的计算过程。2.某数字光接收机的灵敏度为10，求对应的dBm值。1.光纤活动连接器按功能可分成几个组成部分？各部分的功能是什么？2.常用的光纤连接器有哪几种类型？各类型的特点是什么？3.简述四种常用的光纤耦合器的类型和功能。4.简述评价光纤耦合器的特性参数有哪些？练习法5分钟第14次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年10月24日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第五章 光纤通信中的光无源器件5.3光调制器5.4

52、光开关5.5 光纤光栅（二）、本次课教学目标：1理解直接调制与间接调制的方式与区别，了解材料折射率随外加电场变化的电光效应，理解MZ干涉型光调制器的工作原理。2了解光开关的几种典型分类，理解机械式光开关与非机械式光开关的工作原理，掌握光开关的特性参数。3了解光纤光栅的光敏特性，了解各种不同类型光纤光栅的特点，掌握布拉格光纤光栅的光学特性及其典型应用。（三）、本次课教学重点：1.MZ干涉型光调制器的工作原理；2.光开关的工作原理与特性参数。（四）、本次课教学难点：MZ干涉型光调制器的工作原理；（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设

53、计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾1.光接收机灵敏度的计算需要注意什么？2.常用的光纤连接器有哪几种类型？3.四种常用的光纤耦合器的类型和功能是什么？点名提问8分钟讲授内容5.3 光调制器理解直接调制与间接调制的方式与区别，了解材料折射率随外加电场变化的电光效应，理解MZ干涉型光调制器的工作原理。5.4 光开关了解光开关的几种典型分类，理解机械式光开关与非机械式光开关的工作原理，掌握光开关的特性参数。5.5 光纤光栅了解光纤光栅的光敏特性，了解各种不同类型光纤光栅的特点，掌握布拉格光纤光栅的光学特性及其典型应用。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法75分钟课堂互动把

54、实物或实物的模型展示给学生观察，加深学生对光调制器、光开关和光纤光栅结构与原理的理解。点名提问演示法5分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。共同回答练习法7分钟布置作业1.简述MZ幅度调制器的工作原理。2.什么是电光效应？3.光开关的作用是什么？主要分为哪两类？4.什么是光纤光栅的光敏特性？5.布拉格光栅的光学特性是什么？练习法5分钟第15次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年10月28日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第五章 光纤通信中的光无源器件5.6光衰减器5.7光隔离器5.8 光环行器第六章 光通信中的光放大器6.1 光

55、放大器（二）、本次课教学目标：1.了解光衰减器的分类和工作原理，理解光衰减器的特性参数。2.了解光隔离器在通信系统中的主要作用，理解偏振相关型光隔离器的工作原理，理解偏振无关型光隔离器的工作原理。3.了解光环形器的基本结构和特性参数。4.了解光放大器的概念与通用结构，了解光放大器的三种主要类型，理解光放大器的主要指标。（三）、本次课教学重点：1.光衰减器的工作原理和特性参数；2.光隔离器的工作原理；3.光环形器的特性参数；4.光放大器的主要指标。（四）、本次课教学难点：偏振相关型与偏振无关型光隔离器的工作原理。（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六

56、）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾1.光调制器的工作原理是什么？2.光开关的作用和分类是什么？3.光纤光栅的特点是什么？点名提问8分钟讲授内容5.6 光衰减器介绍光衰减器的分类和工作原理，分析讲解光衰减器的特性参数。5.7 光隔离器介绍光隔离器在通信系统中的主要作用，详细讲解偏振相关型光隔离器的工作原理和偏振无关型光隔离器的工作原理。5.8 光环形器介绍光环形器的特点和工作原理。6.1 光放大器介绍光放大器的概念与通用结构；介绍光放大器的三种主要类型：半导体光放大器、有源光纤或掺杂光纤放大器与喇曼放大器；详细介绍光放大器的主要指标：放大器的增益系数与增益

57、带宽、放大器的增益与带宽、饱和输出功率和放大器噪声。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法75分钟课堂互动把实物或实物的模型展示给学生观察，加深学生对光衰减器、光隔离器和光环形器结构与原理的理解。点名提问演示法5分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。共同回答练习法7分钟布置作业1.简述偏振相关型隔离器和偏振无关型隔离器各自的工作原理。2.简述光环形器的工作原理。3.光放大器的有哪几种类型？4.光放大器的特性参数有哪些？练习法5分钟第16次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年11月4日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第六章

58、光通信中的光放大器6.2 半导体激光放大器(SOA)6.3 掺铒光纤放大器(EDFA)（二）、本次课教学目标：1.掌握半导体激光器的工作原理，理解半导体激光器的主要特性。2.掌握掺铒光纤放大器的工作原理，掌握掺铒光纤放大器的几种典型结构，理解掺铒光纤放大器的主要指标。（三）、本次课教学重点：1.半导体光放大器的工作原理2.掺铒光纤放大器的工作原理（四）、本次课教学难点：掺铒光纤放大器的工作原理。（五）、本次课教学方法：采用启发式教学法+讲授法+课堂练习法，PPT与板书相结合（六）、本次课教学过程设计教学环节教师活动学生活动教学方法时间(分钟)内容回顾1.光隔离器的在光纤传输系统中的作用是什么？

59、2.偏振相关型隔离器与偏振无关型隔离器的区别是什么？3.光环形器的特点是什么？4.光放大器有哪几种类型？点名提问8分钟讲授内容6.2 半导体激光放大器 介绍法布里-玻罗放大器与行波放大器的工作原理；详细介绍半导体激光放大器的特性：信号放大特性、放大器的带宽、噪声特性、信道间串扰等。6.3 掺铒光纤放大器详细介绍掺铒光纤放大器的工作原理，介绍掺铒光纤放大器的前向泵浦结构、后向泵浦结构和双向泵浦结构；详细介绍掺铒光纤放大器的主要指标：增益特性、增益饱和特性及噪声特性；简要介绍掺铒光纤放大器的特点。要求学生对一些重要的知识做笔记任务驱动教学法75分钟课堂互动把实物或实物的模型展示给学生观察，加深学生

60、理解通用光放大器、掺铒光纤放大器的结构与原理。点名提问演示法5分钟内容总结通过与学生一起做课堂练习题，对这节课的内容进行简明扼要的回顾，加深学生的印象。共同回答练习法7分钟布置作业1. 试分析SOA的放大原理。2. 试分析SOA的特性。3. 试说明EDFA具有哪些优缺点？4. 请画出EDFA的工作能级图，并简述EDFA的工作原理。5. 请画出EDFA的三种应用结构图，并进行简单分析。练习法5分钟第17次课 光纤通信技术 教案 授课时间：2014年11月7日 课时：2学时（一）、本次课教学内容：第六章 光通信中的光放大器6.4光纤喇曼放大器(FRA)6.5 光放大器的应用第七章 光纤通信系统7.