《光通信原理与技术》课程教学大纲.docx

光通信原理与技术教学大纲一、课程基本信息课程名称光通信原理与技术Principle and Technology of Optical Communication课程编码SCC621111030开课院部理学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、高等数学（2-2）、应用光学、物理光学课程简介（必修）光通信原理与技术课程是一门必修的专业核心课程。通过本课程的学习，使学生掌握光纤的导光原理和光纤的传输特性；掌握光 通信光源和光检测器的原理；掌握光源和光检测器的基本特性；掌握光通信无源器件的作用、结构及工作原理；掌握光发送机和光接收机 的组成和性能；理解光通信线路的组成和基本设计方法；了解大气激光通信、星间激光通信、水下激光通信的基本知识。在教学手段上， 积极采用计算机辅助教学，采用多媒体展示生产过程及相关实物，除生动课程教学内容外，进一步提高教学效率。在教学内容上，注意将 光通信器件及网络方面的科学前沿知识融入课堂教学，获得学生很好的评价。principles and technology of optical communication is a compulsory professional core course. Through the study of this course, students can master the light guiding principle and transmission characteristics of optical fiber; Understand the principles of optical communication light source and light detector; master the basic characteristics of light source and light detector; Master the function, structure and working principle of optical communication passive device; Master the composition and performance of optical transmitter and optical receiver; Understand the composition and basic design method of optical communication circuit; understand the basic knowledge of atmospheric laser communication, inter-satellite laser communication and underwater laser communication. In terms of teaching methods, computer-aided teaching is actively adopted, and multimedia is adopted to display the production process and related objects, so as to further improve the teaching efficiency in addition to vivid course teaching contents. In terms of teaching content, attention should be paid to integrating scientific frontier knowledge of optical communication devices and networks into classroom teaching to obtain good evaluation from students.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：掌握光纤中光的传播原理和传播特性、典型光通信器件的工作原理和工作特性，能够将相关 知识用于光通信相关领域工程问题解决方案的比较与综合。是1.42M2目标2 ：能认识到解决光通信相关问题有多种方案，能运用学到的基本原理和相关知识，寻求合理的 解决方案，获得有效结论。是2.33M3目标3 ：能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，对光通信领域相关问题的解决方案进行调研 和分析。是4. 14M4目标4 ：能够结合光通信领域相关情况进行课程思政，具有正确的价值观，了解中国国情。是8. 1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章绪论本章重点难点：光通信的发展概况；光通信的优点；光通信的 应用领域；光通信系统的基本结构。Ml, M221. 11.1光通信发展的 技术背景，现代光 通信技术的产生和 发展光通信发展的技术背景，现代光通信技术的产生和发展Ml1讲授1线上自学31.2L2光通信系统的 构成及其关键技 术，光通信技术发 展展望光纤，光源和光发送机，光检测器和光接收机，空间光通信系 统，光电集成和光集成技术等简介，光通信技术展望。M21讲授1线上自学4第2章第2章光纤传输 原理与传输特性本章的重点和难点：平板介质光波导特征方程，光纤的传输理 论，光纤的传输特性。Ml, M2/52. 12. 1光辐射在介质 波导中的传播光线在介质界面处的反射与折射、平板波导射线理论Ml1讲授1课后作业62.22. 2平板介质光波平板介质光波导的光传播的特征方程及其分析。Ml, M22讲授2课后作业导的特征方程72.32. 3光纤传输的几 何光学分析方法光纤基本知识、阶跃光纤的射线理论分析、渐变折射率光纤Ml2讲授2课后作业82.42. 4阶跃光纤的模 式理论光纤波导中的电磁场方程，阶跃光纤中的电磁场解，传播模式 分类，模式的截止参数和单模传输条件，阶跃光纤中的LP模。Ml, M22讲授2课后作业92.52. 5单模光纤单模条件和截止波长，工作模特性，单模光纤双折射。Ml1讲授1课后作业102.62. 6光纤的损耗石英玻璃光纤的损耗，其他类型光纤的损耗，弯曲损耗，损耗 的测量。Ml1讲授1课后作业112. 72.7光纤的色散光纤色散的机理，单模光纤的色散及单模光纤的分类材料色 散，色散对通信的影响及对策。M1,M21讲授1课后作业122.82. 8光纤的非线性 特性光纤的非线性折射率，自相位调制，四波混频，受激拉曼散 射，受激布里渊散射。Ml, M21讲授1课后作业132.92. 9光纤的制作和 光缆光纤的结构和类型，光纤的制作方法，光纤成缆，光缆的特 性。Ml0.5讲授0.5线上自学14第3章第3章光辐射调 制本章的重点和难点：光辐射调制原理、电光调制原理Ml, M2/153. 13.1光辐射调制原 理调幅、调相、调频等调制方法及原理Ml0.5讲授0.5线上自学163.23. 2电光调制，电 光效应。电光强度 调制、电光相位调 制。电光效应原理，电光调制的种类，强度调制和相位调制的原 理。Ml, M22讲授2课后作业173.33. 3电光调制器的 电学性能、电光器件。电光调制器电学性能和电学电光器件。Ml1讲授1线上自学183.43. 4声光调制，声 光效应、声光相互声光效应，声光调制两种类型及其声光作用原理。Ml, M21讲授1课后作业作用类型、声光器 件193.53. 5磁光调制,磁 光现象、法拉第效 应、磁光器件磁光父乂应，磁光调制原理及应用。Ml0.5讲授0. 5线上自学203.63. 6直接调制、模 拟调制与数字调 制。直接调制原理、半导体激光器与发光二极管的调制特性、模拟 调制与数字调制。Ml, M21讲授1线上自学21第4章无源光器件本章的重点和难点：无源光器件的工作原理和主要性能参数、 光纤布拉格光栅。Ml, M2/224. 14.1光纤连接器及 定向耦合器光纤连接器；定向耦合器。Ml0.5讲授0.5线上自学234.24. 2波分复用器及 解复用器4. 2波分复用器及解复用器Ml0.5讲授0. 5线上自学244.34. 3光调制器与光 开关、光隔离器和 光环形器电光调制器；电吸收调制器；声光调制器；光开关；光隔离器 和光环形器的工作原理。Ml0.5讲授0. 5线上自学254.44. 4光纤布拉格光 栅光纤布拉格光栅的光纤性能；光纤布拉格光栅滤波器；光纤布 拉格光栅色散补偿器。Ml, M20.5讲授0.5线上自学26第5章第五章有源光器 件、光发送机与光 接收机本章的重点和难点：各类光放大器的原理、种类、结构、优缺 点；光源和光检测器的工作原理。Ml/275. 15.1半导体发光二 极管与半导体激光 器的工作特性简要介绍半导体发光二极管和半导体激光器的工作特性。Ml0.5讲授0.5线上自学285.25. 2半导体激光放 大器半导体光放大器的工作原理和工作特性。Ml0.5讲授0.5线上自学295.35. 3掺穿光纤放大 器掺钥光纤放大器工作原理Ml0.5讲授0. 5线上自学305.45. 4拉曼光纤放大 器拉曼光纤放大器工作原理Ml0.5讲授0.5线上自学315.55. 5光发送机的基 本组成及指标光发送机的组成及指标Ml0.5讲授0.5线上自学325.65. 6光电二极管与 光接收机光电二极管工作原理及主要类别；光接收机的构成及主要性能 指标；前置放大器；光接收机的噪声；光接收机的信噪比；数 字光接收机的灵敏度。Ml1/1线上自学33第6章第6章光纤通信 系统本章的重点和难点：数字光发射机和数字光接收机的组成，光 纤通信系统设计；PDH和SDI1传输系统。Ml, M2/346. 16.1模拟光纤通信 系统模拟调制方式；主要性能指标。Ml0.5讲授0.5线上自学356.26. 2数字光纤通信 系统的基本概念数字光纤通信系统的构成；数字光纤通信系统的性能指标；脉 冲编码调制；数字传输体系。Ml, M20.5讲授0.5线上自学366.36. 3准同步数字系 列PDH的帧结构,PDH的信号速率等级，PDH的复用技术，PDH的 码速调整，PDH光纤通信系统的组成，PDH的缺点。Ml1讲授1线上自学376.46. 4同步数字系列SONET和SDH的起源,SDH的复用,SONET/SDH帧结构,我国采 用的复用结构，SDH设备。M1,M20.5讲授0. 5线上自学386.56. 5数字光链路设 计链路的功率预算；色散系统的上升时间预算。Ml, M20.5讲授0. 5课后作业396. 66. 6波分复用系统波分复用系统的基本原理WDM的关键技术。Ml0.5讲授0.5线上自学406. 76. 7相干光通信系 统相干通信技术的基本原理，相干系统的关键技术Ml, M20.5讲授0.5线上自学416.86. 8光孤子通信与 量子光通信光孤子通信的基本原理、量子光通信基本原理Ml1讲授1线上自学42第7章其他光通信方式本章的重点和难点：激光大气通信、星间激光通信和水下激光Ml, M2/通信的特点、优势。437. 17.1大气激光通信 的研究进展、应用 优势及面临的主要 问题大气激光通信的研究进展，大气激光通信的应用优势，大气激 光通信面临的主要问题，大气对激光束传播的影响，大气激光 通信的关键器件和技术，大气激光通信系统，大气激光通信的 应用。Ml, M20.5讲授0.5线上自学447.27. 2星间激光通信 系统的简介、优势 以及面临主要问题卫星通信系统简介及优势，星间激光通信的发展现状及系统构 成。Ml, M20.5讲授0.5线上自学457.37. 3水下激光通信 的特点、优势以及 面临主要问题对潜激光通信研究的进展，海水对激光束传播的影响，几种对 潜激光通信方案。Ml, M21讲授1线上自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .每章布置相应数量题目。2 .成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。10%2阶段测试1.根据所学知识进度情况，利用石大云课堂在线平台进行在线测试。10%3课程思政 报告1.要求学生结合光通信相关内容撰写课程思政报告。20%4课程论文L要求学生选择光通信相关专题撰写；2.要求按照科技论文发表格式进行撰写；20%5期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .主要考核学生对光通信基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空 题、选择题、简答题、计算题、论述题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业20%A-独立思考、按时完成，解答规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确；B-独立思考、按时完成，解答比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确率高；C-独立思考、按时 完成，解答基本规范，解题思路基本清晰、步骤基本完整、格式基本合理、答案基本准确；D-作业抄袭， 未能按时完成，解题思路混乱，解答错误2Ml阶段测试20%利用云课堂在线平台进行阶段测试成绩。3Ml期末考试60%见试卷评分标准4M2期末考试50%见试卷评分标准5M2课程论文50%A-文献调研充分，能够认识到所讨论的光电信息领域相关问题具有多种解决方案，并能对方案进行清晰的 分析和全面的归纳总结，获得有效结论；叙述清楚、分析条理；撰写符合规范；B-文献调研较为充分，能 够认识到所讨论的光电信息领域相关问题具有多种解决方案，并能对方案进行较为清晰的分析和全面的归 纳总结，获得有效结论；叙述较为清楚、分析较为条理；撰写较为规范；C-能够进行文献调研，能够认识 到所讨论的光电信息领域相关问题具有多种解决方案，并能对方案进行基本的分析和归纳总结，获得有效 结论；叙述基本清楚、分析基本条理；撰写基本符合规范；D-不能进行文献调研，对到所讨论的光电信息 领域相关问题具有多种解决方案认识不足，无法对方案进行清晰的分析和全面的归纳总结，无法获得有效 结论；叙述不清楚、分析条理性差；撰写规范性差。6M3课程论文100%A-文献调研充分，能够认识到所讨论的光电信息领域相关问题具有多种解决方案，并能对方案进行清晰的 分析和全面的归纳总结，获得有效结论；叙述清楚、分析条理；撰写符合规范；B-文献调研较为充分，能 够认识到所讨论的光电信息领域相关问题具有多种解决方案，并能对方案进行较为清晰的分析和全面的归 纳总结，获得有效结论；叙述较为清楚、分析较为条理；撰写较为规范；c-能够进行文献调研，能够认识 到所讨论的光电信息领域相关问题具有多种解决方案，并能对方案进行基本的分析和归纳总结，获得有效 结论；叙述基本清楚、分析基本条理；撰写基本符合规范；D-不能进行文献调研，对到所讨论的光电信息 领域相关问题具有多种解决方案认识不足，无法对方案进行清晰的分析和全面的归纳总结，无法获得有效 结论；叙述不清楚、分析条理性差；撰写规范性差。7M4课程思政 报告100%A-能够联系实际进行深入的思政分析，叙述思路清晰，语言描述规范流畅，撰写符合要求；B-能够较好联 系实际进行思政分析，叙述思路较为清晰，语言描述规范性较好，撰写符合要求；C-能够联系实际进行思 政分析，叙述思路基本清晰，语言描述基本规范，撰写符合要求；D-未能按时完成，书写混乱，叙述偏离 主题。评分等级说明：A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书光通信原理与技术（第二版），李玉权、朱勇、王江平，科学出版社，2011.7, ISBN:978-7-03-032194-7. （*主教材）2图书1光纤通信，顾嗓仪，人民邮电出版社，2006.3图书1光通信技术与应用，高军诗、沈艳涛、王玄等，人民邮电出版社，2016. 6, ISBN:9787115418104.4图书1光纤通信（第五版），Joseph C. Palais （约瑟夫C.帕勒里斯）著,王江平刘杰闻传花等译，电子工业出版社，2015. 6, ISBN:9787121259678.