《光纤通信》课程教学大纲

《光纤通信》课程教学大纲

课程代码：322011

课程负责人：朱秋萍

课程中文名称：光纤通信

课程英文名称：Optical Fiber Communications

课程类别：公共课/ 基础课/√专业基础课/ 专业课

课程学分数：3

课程学时数：54

授课对象：通信工程，电子信息工程，电子信息科学与技术，光信息科学与技术等专业的本科生。

本课程的前导课程：光学，模拟电路，数字电路，电磁场理论，概率统计，通信原理。

一、教学目的和要求

光纤通信是现代通信的主要手段之一，在通信、工业、交通、军事、航天等领域有着广泛的应用。本课程主要阐述和介绍光纤的基本结构、传光原理、特性参数；光纤通信的基本原理；光纤通信收发设备的基本构成和各个单元电路的功能实现；光纤数字通信系统的传输体制、基本质量指标、总体设计、性能指标测量；光纤通信在现代信息网络中的应用等内容。本课程注重基本原理与基本方法的讲授，同时注重实际知识和实用技术的介绍，力求使课程内容具有系统性、实用性和新颖性三大特点。本课程教学目的是，使学生掌握光纤通信的基本理论和基本知识，熟悉光纤通信系统的基本构成及功能特点，了解光纤通信在现代信息网络中的应用，培养分析问题、解决问题的能力以及实践动手能力，为进一步深入学习和研究光纤通信和其它相关课程的内容打下坚实的基础。

二、课程内容与学时分配

内容学时第一章 光纤通信概述 4学时

第二章 光纤 18学时

第三章 光纤通信收发设备 18学时

第四章 光纤数字通信系统 6学时

第五章 光纤通信在现代信息网络中的应用 2学时

光纤通信实验 9-15学时

第一章 光纤通信概述

§1.1 光纤通信的基本概念

光纤通信的定义，光纤通信的发展过程，光纤通信的优点；

§1.2 光纤通信系统的构成及分类

光纤通信系统的基本构成，光纤通信系统的分类；

§1.3 数字话路基础知识

语音信号的PCM数字化，话路的时分复用，数字复接系列。

本章重点讲授：

1）光纤通信的基本概念；

2）光纤通信系统的基本构成和分类。

第二章光纤

§2.1 光纤的基本概念

光纤的基本结构及分类, 通信中常用的光纤类型及光缆（光纤）型号命名方法；

§2.2 光纤传光原理

光的射线理论及光纤传光分析，光纤导波模式的粗糙解（射线分析方法），光纤

导波模式的精确解（电磁场分析方法）；

§2.3 光纤特性参数

数值孔径，衰减特性，截止波长，带宽与色散，模场直径；

§2.4 光纤在通信领域中的应用

目前通信中常用的光纤，光纤光缆应用概况。

本章重点讲授：

1）光纤传光分析；

2）光纤导波模式的粗糙解（射线分析方法），光纤导波模式的精确解（电磁场分析方法）（难点）；

3）光纤特性参数（数值孔径，衰减特性，截止波长，带宽与色散（难点），模场直径）。

第三章光纤通信收发设备

§3.1 光端机的基本概念

光端机的功能，光端机的基本框图；

§3.2 光发送电路

光发送电路的基本组成和主要性能指标，发光器件（LD和LED），驱动电路，

自动功率控制电路（APC），自动温度控制电路（ATC）；

§3.3 光接收电路

光接收电路的基本组成和主要性能指标，光检测器件（PIN和APD），前置放大

器，主放大器，均衡器，基线恢复，幅度判决，非线性处理，时钟提取，限幅移

相，定时判决；

§3.4 输入电路

输入接口码型，光纤线路码型，HDB3码输入电路，CMI码输入电路；

§3.5 输出电路

码型反变换电路，输出接口电路；

§3.6 光中继器

光电转换型中继器，全光型中继器。

本章重点讲授：

1）光端机的功能及基本框图；

2）光发送电路（基本组成和主要性能指标，发光器件，驱动电路，自动功率和自动温度控制电路）；

3）光接收电路（基本组成和主要性能指标，光检测器件，前置放大器和主放大器，均衡器（难点），基线恢复，幅度判决，非线性处理，时钟提取，限幅移相，

定时判决）；

4）输入电路（输入接口码型，光纤线路码型（难点），HDB3码输入电路（难点），CMI码输入电路）；

5）输出电路（码型反变换电路（难点），输出接口电路）。

第四章光纤数字通信系统

§4.1 光纤数字通信系统的两种主要传输体制

准同步数字系列（PDH）和同步数字系列（SDH），SDH承载PDH的方式；

§4.2 光纤数字通信系统的基本质量指标

CCITT假设参考模型，误码特性，抖动特性，可靠性；

§4.3 光纤数字通信系统的基本设计

系统设计的一般步骤，中继距离估算，误码率估算；

§4.4 光纤数字通信系统的测量

电性能的主要指标测量，光性能的主要指标测量；

§4.5 新一代光纤数字通信系统

光纤通信系统新技术简述，波分复用（WDH）光纤数字通信系统, 波分复用器件的类型及特点，掺铒光纤放大器（EDFA）的原理与特性，波分复用系统对光

纤的新要求。

本章重点讲授：

1）准同步数字系列(PDH) 和同步数字系列（SDH）的定义，速率等级，复用方式（难点）；

2）SDH承载PDH的方式（难点）；

3）光纤数字通信系统的基本质量指标（误码特性，抖动特性和可靠性）。

第五章 光纤通信在现代信息网络中的应用

§5.1 光纤通信在现代信息网络中的重要地位

现代信息网络的基本特点，光纤通信在现代信息网络中的应用概况；

§5.2 光纤接入网

FTTx接入网，HFC接入网；

§5.3 光纤局域网

§5.4 光纤城域网和广域网

§5.5 未来的全光网络

全光通信网络的基本概念，全光通信网络的关键技术及进展。

本章重点讲授：

1）现代信息网络的基本特点，光纤通信在现代信息网络中的应用概况；

2）光纤接入网，光纤局域网以及全光通信网的基本概念、主要特点等。

三、教材与参考书

教 材：

[1]《光纤通信——原理、设备和网络应用》，武汉大学出版社，方志豪、朱秋萍编著，

2004年。

[2]《光纤通信习题集（附解答）》，武汉大学出版社，方志豪、朱秋萍编著，2006年。

[3]《光纤通信实验指导书》，武汉大学电子信息学院，代永红、朱秋萍、郑建生编，2005

年。

参考书：

[1]光纤通信(第三版)，电子工业出版社，【美】Gerd keiser著，李玉权等译，2002

年。

[2] 光纤数字通信，人民邮电出版社，赵梓森主编，1991年。

[3]数字光纤通信设备（PDH部分），西安电子科技大学出版社，林达权编著，1999

年。

四、光纤通信实验（9－15学时）

光纤通信实验共有10个实验，包括：数字信源实验，伪随机序列实验，码型变换实验，光发送系统实验，光接收系统实验，位同步与帧同步实验，时分复用光纤数字基带通信系统实验，综合实验，PCM编码与解码实验，计算机通信实验。

五、作业和考核方式

理论课期末笔试成绩占60%，平时成绩（包括课堂出勤率、平时作业、课堂讨论和课堂练习）占20%，实验成绩占20%。