光纤通信电子教案
光纤通信(第2版)[王辉][电子教案]2
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3．光纤损耗对光孤子传输的影 响 （1）损耗对光孤子宽度的影响 • 即使光孤子发生展宽，但与不存在非线性影 响情况下的展宽相比要小的多，因此对光纤 通信系统来说，非线性影响是有益的。 • 如果使用高阶光孤子来分析的话，也可以得 到同样的结论。而且在8Gbit/s传输速率、 光孤子的峰值功率为3mW条件下，预计中 继距离可增加两倍。
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3．光纤损耗对光孤子传输的影 响 • 图2-21 一阶光孤子发射进光纤时，有损耗 光纤中的光孤子展宽
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3．色散平坦光纤
• 为了挖掘光纤的潜力，充分利用光纤的有效 带宽，最好使光纤在整个光纤通信的长波段 （1.3～1.6μm）都保持低损耗和低色散， 即研制了一种新型光纤——色散平坦光纤 （DFF）。 • 为了实现在一个比较宽的波段内得到平坦的 低色散特性，采用的方法是利用光纤的不同 折射率分布来达到目的。
2.4.4. G.652光纤（标准单模光纤） G.652是零色散波长在1310nm处的单模光纤，它的传输距离一般只受光纤衰减 的限制。在1310nm处，该光纤的衰减率达到0.3~0.4dB/km 。目前已经铺设的光缆线路绝 ps /(nm km) 大部分都采用这种光纤，该光纤也可用于1.55波段、2.5Gb/s的干线传输，虽然在1550nm 处的色散较大，为20 ，但如果采用高性能的电吸收调制器，传输距离 可达600公里。但如果传输的数据速率达10Gb/s，只能传输50公里。 G.652光纤的新产品还有G.652B、C和D，其中G.625B 光纤具有低PMD 0.2 ps / km 值，成缆光纤的最大PMD为 ，可支持数据速率 10GBb/s，达3000公里，如数 据速率为40Gb/s，则可传输80km。G.652C光纤为无水峰光纤，原水峰处13833nm处的衰 减可做到不大于1310nm处的值，所以系统可工作在E波段和S波段，见表2.5。同时，水峰 的消除使在1550nm处的损耗更低，从而可传输速率为10Gb/s的数据。G.652D光纤在波长 和带宽上与G.652C光纤类似，支持CWDM和O/E/S/C/L/U 波段应用，在数据速率上与 G.652B光纤类似。 表2.5 单模光纤波段划分
光纤通信电子教案
光纤通信电子教案教师备课纸第 1 次课题1、光纤通信概述目的要求 1.了解光纤通信发展的历史2.了解光纤通信的优点及应用3.掌握光纤通信系统的基本组成4.了解光纤通信的发展现状及展望教学重点 1.光纤通信系统的一般组成2.光端机、光纤链路的基本功能教学难点光纤通信系统的组成与功能教学课时 2教学方法讲授法、演示法、讨论法教学内容和步骤《光纤通信》课程内容介绍、专业学习方法、参考资料介绍第1章概论第2章光纤和光缆第3章通信用光器件第4章光端机第5章数字光纤通信系统第6章模拟光纤通信系统第7章光纤通信新技术第8章光纤通信网络1.1 光纤通信的发展历史和现状教师备课纸1.1.1 探索时期的光通信中国古代用“烽火台”报警欧洲旗语望远镜，目视光通信1880年，美国人贝尔发明了用“光电话”1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器1.1.2 现代光纤通信1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆的论文指出利用光纤进行信息传输，奠定了现代光通信基础。
1970 年，美国康宁公司研制成功损耗20 dB/km的石英光纤。
1976 年，世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验成功。
光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段(1966~1976年)，是基础研究到商业应用的开发时期。
第二阶段(1976~1986年)，提高传输速率和增加传输距离的发展时期。
第三阶段(1986~1996年)，全面深入、开展新技术研究的时期1.1.3 国内外光纤通信发展的现状1.2 光纤通信的优点和应用1.2.1 光纤通信的优点1.容许频带很宽，传输容量很大；2.损耗很小，中继距离很长且误码率很小；3.重量轻、体积小； 教师备课纸4.抗电磁干扰性能好；5.泄漏小，保密性能好；6.节约金属材料，有利于资源合理使用。
1.2.2 光纤通信的应用光纤通信的各种应用可概括如下：①通信网 ②构成因特网的计算机局域网和广域网③有线电视网；工业电视系统；自动控制系统④综合业务光纤接入网1.3 光纤通信系统的基本组成1.光发射机：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路 (常简称为电/光或E/O 转换)。
光纤通信技术电子教案
光纤通信技术电子教案一、教学目标1. 让学生了解光纤通信的基本概念、原理和特点。
2. 使学生掌握光纤通信系统的组成及其关键部件。
3. 培养学生了解光纤通信的应用领域和未来发展趋势。
二、教学内容1. 光纤通信概述光纤通信的定义光纤通信的发展历程光纤通信的优势与不足2. 光纤的工作原理光波的产生与传输光纤的导光原理光纤的衰减与色散3. 光纤通信系统组成光源光发送器光纤光接收器光放大器4. 光纤通信技术的关键技术光波的分波和解波光信号的调制与解调光信号的放大与传输5. 光纤通信的应用领域通信网络数据传输有线电视医疗、工业与科研领域三、教学方法1. 采用讲授法，讲解光纤通信的基本概念、原理和特点。
2. 利用多媒体演示，展示光纤通信系统的组成及其工作原理。
3. 案例分析，让学生了解光纤通信在实际应用中的具体实例。
4. 开展小组讨论，探讨光纤通信技术的未来发展。
四、教学评价1. 课堂问答，评估学生对光纤通信基本概念的理解。
2. 课后作业，检验学生对光纤通信系统组成的掌握。
3. 小组报告，评估学生对光纤通信应用领域的了解。
4. 课程论文，让学生深入研究光纤通信技术的某一方向。
五、教学资源1. 教案、课件和讲义。
2. 多媒体演示素材。
3. 光纤通信相关案例资料。
4. 光纤通信技术发展论文集。
六、教学活动1. 导入新课：通过展示光纤通信在现代社会中的重要作用，引发学生对光纤通信技术的好奇心和兴趣。
2. 理论讲解：详细讲解光纤通信的基本概念、原理和特点，引导学生理解光纤通信的基本知识。
3. 演示实验：进行光纤通信原理的演示实验，让学生直观地了解光波在光纤中的传输过程。
4. 案例分析：分析光纤通信在实际应用中的具体实例，让学生了解光纤通信技术的实际应用价值。
5. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨光纤通信技术的未来发展及其对社会的潜在影响。
七、教学安排1. 第1-2课时：讲解光纤通信的基本概念、原理和特点。
2. 第3-4课时：讲解光纤的工作原理及其光纤的导光原理。
光纤通信技术-第三章-光源与光发射系统-电子教案 (3)
10.什么是张弛振荡？简述张弛振荡产生的原因。
11.什么是码型效应？如何消除码型效应。
12.什么是自脉动现象？自脉动现象有哪些特点？
13.光源的间接调制方法有哪些？
14.光纤通信系统对光发射机的基本要求有哪些？
15.光发射机为什么要进行自动温度控制？
16.光纤通信系统对光源器件的基本要求有哪些？
17.简述激光器的结发热效应。
18.何谓激光器的偏置电流？应如何选择偏置电流？
120.构成激光器必须具备的条件有哪些？
21.在光纤通信系统中，光源为什么要加正向电压？
22.简述半导体激光器的特性。
23.简述F-P腔半导体激光器的结构。
24.光发射机主要有哪些部分组成？简述各部分的作用。
4、课后作业：6。
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。
3.5光源的调制
重点介绍光源的直接数字调制以及可能产生的效应：电光延迟、张弛振荡、自脉动、码型效应等。简要介绍光源的三种间接调制方式，包括：声光调制、热光调制和磁光调制。
3.6光发射机
首先介绍通信系统对光发射机的基本要求；重点介绍光发射机的组成与功能，包括：输入电路、光源和控制电路。
1：计划学时：2学时
2：讲授要求：
注意区分新型激光器与F-P腔激光器在结构和性能上的不同，使学生能够对前后学习的知识有一个连贯性的认识；详细介绍光发射机的三个组成部分，使学生清楚各部分的主要功能。
课程
光纤通信技术
章节
第三章
学期
2013/2014学年第一学期
光纤通信技术电子教案
光纤通信技术电子教案一、教学目标1. 让学生了解光纤通信的基本概念、原理和特点。
2. 使学生掌握光纤通信系统的组成及其工作原理。
3. 培养学生对光纤通信技术的应用和发展趋势的认识。
二、教学内容1. 光纤通信的基本概念1.1 光与光纤1.2 光纤通信的优点与局限2. 光纤通信系统的基本组成2.1 光源2.2 光发送器2.3 光纤2.4 光接收器2.5 光放大器3. 光纤通信的工作原理3.1 模拟光纤通信系统3.2 数字光纤通信系统4. 光纤通信技术的应用4.1 通信网络4.2 数据传输与存储4.3 医疗、工业及其他领域的应用5. 光纤通信技术的发展趋势5.1 高速光纤通信5.2 光纤到户（FTTH）5.3 光载无线通信（OWC）三、教学方法1. 采用多媒体教学，结合图片、动画和视频，直观地展示光纤通信的原理和应用。
2. 利用实验设备和模型，让学生亲身体验光纤通信的过程，提高学生的实践能力。
3. 开展小组讨论，引导学生思考光纤通信技术在现实生活中的应用和发展前景。
四、教学评价1. 课堂问答：评估学生对光纤通信基本概念的理解。
2. 实验报告：评估学生在光纤通信实验中的操作能力和对原理的掌握。
3. 小组报告：评估学生在小组讨论中的参与程度和思考深度。
五、教学资源1. 多媒体课件：包括图片、动画、视频等教学素材。
2. 实验设备：光纤通信实验仪、光纤等。
3. 参考书籍：光纤通信技术、光电子学等。
4. 网络资源：相关论文、新闻报道、技术动态等。
六、教学安排1. 课时：共计32课时，分别为4个学时/周，共8周。
2. 教学计划：周次内容安排学时第1周光纤通信的基本概念 4第2周光纤通信系统的基本组成 4第3周光纤通信的工作原理 4第4周光纤通信技术的应用 4第5周光纤通信技术的发展趋势 4第6周实验一：光纤通信系统实验 4第7周小组讨论：光纤通信在现实生活中的应用 4第8周总结与复习 4七、教学注意事项1. 确保学生掌握光纤通信的基本概念，以便能够理解后续的教学内容。
光纤通信技术电子教案
光纤通信技术电子教案第一章：光纤通信概述1.1 光纤通信的定义与发展历程1.2 光纤通信的优势与局限1.3 光纤通信在我国的应用与发展前景第二章：光纤与光波导2.1 光纤的制备与种类2.2 光波导的原理与结构2.3 光纤的传输特性与损耗第三章：光纤通信器件3.1 光源与光发射器3.2 光接收器与光检测器3.3 光开关、光调制器与光放大器第四章：光纤通信系统4.1 光纤通信系统的组成与工作原理4.2 光纤通信的传输技术4.3 光纤通信的复用技术第五章：光纤通信网络5.1 光纤通信网络的类型与结构5.2 光纤传输网络的技术与发展5.3 光纤通信网络的应用领域第六章：光纤通信系统的性能评估6.1 系统性能指标6.2 信道容量与误码率6.3 系统性能优化第七章：光纤通信技术的应用7.1 电信领域7.2 数据通信与互联网7.3 光纤在有线电视中的应用第八章：光纤通信技术的挑战与发展8.1 光纤的非线性效应8.2 信号衰减与色散问题8.3 未来光纤通信技术的发展趋势第九章：光纤通信技术的标准化与协议9.1 光纤通信标准概述9.2 主要的通信协议9.3 我国在光纤通信标准制定中的贡献第十章：实验与实践10.1 光纤通信实验设备与实验方法10.2 光纤通信系统性能测试实验10.3 光纤通信技术应用案例分析重点和难点解析一、光纤通信的定义与发展历程重点：光纤通信的基本概念、光纤通信的发展历程及其重要里程碑。
难点：理解光纤通信与传统通信方式的差异以及光纤通信技术的发展趋势。
二、光纤与光波导重点：光纤的制备、种类及其传输特性。
难点：光波导的工作原理以及光纤的传输损耗。
三、光纤通信器件重点：光纤通信系统中使用的关键器件及其功能。
难点：理解不同类型的光源、光接收器、光开关、光调制器以及光放大器的工作原理。
四、光纤通信系统重点：光纤通信系统的组成、工作原理以及传输与复用技术。
难点：掌握光纤通信系统的传输特性、信道容量以及误码率等性能评估指标。
光纤通信技术电子教案
光纤通信技术电子教案一、教学目标1. 了解光纤通信的基本概念、原理和特点。
2. 掌握光纤通信系统的基本组成部分及其工作原理。
3. 熟悉光纤通信技术的应用领域和未来发展趋势。
二、教学内容1. 光纤通信的基本概念光纤通信的定义光纤通信的优点2. 光纤通信的原理光波的传播特性光纤的传输特性3. 光纤通信系统的基本组成部分光源光发送器光纤光接收器光放大器4. 光纤通信的工作原理光发送器的工作原理光纤的传输过程光接收器的工作原理5. 光纤通信技术的应用领域长途通信局域网光纤到户特殊应用三、教学方法1. 讲授法：讲解光纤通信的基本概念、原理和特点。
2. 案例分析法：分析光纤通信系统的实际应用案例。
3. 讨论法：引导学生探讨光纤通信技术的未来发展。
四、教学资源1. 教材：光纤通信技术。
2. 多媒体课件：演示光纤通信系统的原理和应用。
3. 网络资源：查找光纤通信技术的最新发展动态。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对光纤通信基本概念的理解。
2. 课后作业：巩固学生对光纤通信原理和系统的掌握。
3. 小组讨论：评估学生对光纤通信技术应用领域的了解。
4. 课程报告：考察学生对光纤通信技术未来发展的思考。
六、教学重点与难点1. 教学重点：光纤通信的基本概念和原理。
光纤通信系统的基本组成部分及其工作原理。
2. 教学难点：光波的传播特性和光纤的传输特性。
光发送器、光接收器以及光放大器的工作原理。
光纤通信技术的未来发展。
七、教学安排1. 课时：共计4学时。
2. 教学方式：讲授法、案例分析法、讨论法。
3. 教学过程：第一阶段：讲解光纤通信的基本概念和原理（0.5学时）。
第二阶段：分析光纤通信系统的组成部分及其工作原理（1学时）。
第三阶段：介绍光纤通信技术的应用领域和未来发展趋势（0.5学时）。
第四阶段：案例分析与讨论（1学时）。
第五阶段：课堂问答与作业布置（0.5学时）。
八、教学案例1. 案例一：长途通信中的光纤通信系统。
2. 案例二：光纤到户的应用实例。
光纤通信传输技术教案.
知识点光纤通信传输技术一、教学目标：了解各种光纤传输技术。
二、教学重点、难点：SDH的速率、SDH网络结构、WDM的概念。
三、教学过程设计：1.知识点说明光纤传输技术以SDH为基础，先后发展了WDM、OTN、PTN等技术。
2.知识点内容1）SDH的中文含义是同步数字系列，SDH中的帧结构是9×270×N的同步传送模块（STM），N取正整数1、4、16、64、256，STM-1的速率是155.52Mbit/s，其余各级的速率分别是STM-1的N倍。
2）SDH网的网络结构有环形网、线形网、网孔形网等，分别由不同的网元组成。
3）波分复用（WDM ）就是让不同波长的光信号同在一根光纤上传输而互不干扰。
波长间隔更紧密的WDM为密集波分复用（DWDM），通常为几个nm。
4）WDM系统主要由光发射机、光中继放大、光接收机、光监控信道和网络管理系统组成。
5）光传送网（OTN）是基于波分复用技术，由一组通过光纤链路连接在一起的光网元组成的网络，能够提供基于光通道的用户信号的传送、复用、路由、管理、监控以及保护。
6）分组传送网（PTN）是以分组传送为基础、以分组交换为核心，支持多业务承载，并具备完善的保护和OAM管理功能的面向连接端到端的传送技术。
PTN网络定位为城域网传输，如用于承载电信运营商的无线回传网络、以太网专线以及IPTV等多媒体数据业务。
3.知识点讲解7）每一部分内容的讲解均要从基本概念入手，简化原理，重视应用。
8）SDH从其传输速率到网络单元类型以及我国SDH网络结构组成几个方面进行讲解。
9）WDM说明其概念和优点，以及系统结构组成。
10）OTN、PTN注重基本概念和网络应用方面。
四、课后作业或思考题：1、SDH的中文含义是。
2、STM-16的传输速率是（）A. 155 Mbit/sB. 622 Mbit/sC. 2.5Gbit/sD. 10Gbit/s3、光传送网（OTN）是基于技术，由一组通过光纤链路连接在一起的光网元组成的网络。
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教师备课基本要求1、备课是教学的基本环节，任课教师在备课过程中应根据教学大纲，结合教材特点，针对授课对象的具体情况，认真组织教学容。
2、认真钻研教材，广泛参阅文献资料，抓住基本概念、基本理论、基本技能和每个章节的基本要求，确定教学重点和难点，科学、合理地安排教学容。
3、不断更新和充实教学容，注意结合社会实际，反映本学科发展的科学技术新成就，并能体现自己的相关研究成果和学术观点。
4、注重从学生实际出发，科学、合理设计各种教学方法、手段和板书，充分体现以学生为中心，启发学生思考，引导学生掌握学习方法。
5、教学安排及学时分配应与教学日历同步，合理、得当。
6、每次教案应包括教学目的、教学重点、教学难点、教学过程、教学方法和适量的作业布置等项目，并向学生推介的必要参考书目。
7、无论是手写教案还是电子教案均按规定格式编写。
8、教学文件齐全，整体教案应包括“备课基本要求、教学大纲、教学日历、授课表、学生平时考核表、教案”，且按此顺序进行装订。
课程名称光纤通信使用教材光纤通信技术主编学康人民邮电出版时间2008年5月专业班级0712401~02授课时数总64 课时;理论: 48课时;实践: 16课时;其他: 课时; 授课教师授课时间2009年至2010年学年度第二学期主要参考文献1.宝富等编《光纤通信》电子科技大学2007年2.[美]Djafar K.Mynbaev编《光纤通信技术》机械工业2002年3.吴彦文等编《光网络的生存性技术》邮电大学2002年4.增基等编《光纤通信》电子科技大学2005年教师备课纸第1次课题1、光纤通信概述目的要求 1.了解光纤通信发展的历史2.了解光纤通信的优点及应用3.掌握光纤通信系统的基本组成4.了解光纤通信的发展现状及展望教学重点 1.光纤通信系统的一般组成2.光端机、光纤链路的基本功能教学难点光纤通信系统的组成与功能教学课时2教学方法讲授法、演示法、讨论法教学容和步骤《光纤通信》课程容介绍、专业学习方法、参考资料介绍第1章概论第2章光纤和光缆第3章通信用光器件第4章光端机第5章数字光纤通信系统第6章模拟光纤通信系统第7章光纤通信新技术第8章光纤通信网络1.1 光纤通信的发展历史和现状教师备课纸1.1.1 探索时期的光通信中国古代用“烽火台”报警欧洲旗语望远镜，目视光通信1880年，美国人贝尔发明了用“光”1960年，美国人梅曼发明了第一台红宝石激光器1.1.2 现代光纤通信1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆的论文指出利用光纤进行信息传输，奠定了现代光通信基础。
1970 年，美国康宁公司研制成功损耗20 dB/km的石英光纤。
1976 年，世界上第一个实用光纤通信系统的现场试验成功。
光纤通信的发展可以粗略地分为三个阶段：第一阶段(1966~1976年)，是基础研究到商业应用的开发时期。
第二阶段(1976~1986年)，提高传输速率和增加传输距离的发展时期。
第三阶段(1986~1996年)，全面深入、开展新技术研究的时期1.1.3 国外光纤通信发展的现状1.2 光纤通信的优点和应用1.2.1 光纤通信的优点1.容许频带很宽，传输容量很大；2.损耗很小，中继距离很长且误码率很小；3.重量轻、体积小；教师备课纸4.抗电磁干扰性能好；5.泄漏小，性能好；6.节约金属材料，有利于资源合理使用。
1.2.2 光纤通信的应用光纤通信的各种应用可概括如下：①通信网②构成因特网的计算机局域网和广域网③有线电视网；工业电视系统；自动控制系统④综合业务光纤接入网1.3 光纤通信系统的基本组成1.光发射机：把输入电信号转换为光信号，并用耦合技术把光信号最大限度地注入光纤线路 (常简称为电/光或E/O 转换)。
2.光纤线路：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变(失真)和信息源电发射机光发射机光接收机电接收机信息宿基本光纤传输系统光纤线路接 收发 射电信号输入光信号输出光信号输入电信号输出衰减传输到光接收机。
教师备课纸3.光接收机：把从光纤线路输出、产生畸变和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后恢复成发射前的电信号(常简称为光/电或O/E转换)。
1.4 数字通信系统和模拟通信系统1.4.1 数字通信系统优点：1.抗干扰能力强，传输质量好。
2.可再生中继，传输距离长。
3.适用各种业务的传输，灵活性大。
4.数字通信系统易集成，易实现小型化、微型化。
缺点：占用频带较宽，系统的频带利用率不高。
例如，一路模拟只占用4KHz的带宽，而一路数字要占用20~64KHz的带宽1.4.2 模拟通信系统占用带宽较窄，电路简单、价格便宜。
作业光纤通信系统由哪几部分组成？各自有什么主要功能？教学总结光纤通信的入门课，采用多媒体辅助教学，多次举例引发学生思考，对比分析光通信的优势，授课浅显易懂，思路清晰，富有激情，旨在激发学生的学习兴趣，引导学生深入学习本课程。
教师备课纸第2次课题 2.1~2.3、光纤结构和类型、几何光学及波动光学分析目的要求 1.理解并掌握光纤的基本结构及相对折射率概念2.掌握光纤的折射率分布特点及分类3.光纤的几何光学分析方法及数值孔径的概念4.突变型折射率光纤的波动光学分析方法教学重点 1.光纤折射率分布特点及分类方法2.光学分析的手段与相对折射率、数值孔径的概念及含义教学难点 1.突变型折射率光纤的波动光学分析方法2.麦克斯韦波动方程教学课时2教学方法演示法、练习法、讲授法、探究法教学容和步骤2.1 光纤（Optical Fiber）的结构和类型2.1.1 光纤结构包层n2纤芯n1相对折射率差Δ=（n1-n2）/n1 Δ越大，光束缚在纤芯的能力越强，但信息传输容量（速率）却越小。
教师备课纸2.1.2 光纤类型1.实用光纤的折射率分布及分类:(a)突变型（阶跃型）折射率多模光纤（Step-Index Fiber ,SIF ） (b)渐变型折射率多模光纤（Graded-Index Fiber ,GIF ） (c)单模光纤（Single-Mode Fiber ,SMF ）2.典型特种单模光纤的折射率分布及分类：2a 2an 1n 2n 3′横截面2a 2b r n 折射率分布纤芯包层A i t A o t(a)输入脉冲光线传播路径输出脉冲50 μm 125μm r n A i t A o t(b)～10 μm 125μm r n A i t A o t(c)教师备课纸(a)双包层光纤，折射率分布像W 形，又称为W 型光纤 (b)三角芯光纤，折射率分布呈三角形 (c)椭圆芯光纤，折射率分布呈椭圆形2.2 光纤传输原理2.2.1 几何光学分析方法1.数值孔径(Numerical Aperture,NA)：光线进入光纤进行全反射的临界角θc 的正弦值定义为数值孔径。
2.数值孔径NA 的物理含义：NA(或θc)越大，光纤接收光的能力越强，耦合效率越高；NA 越大，纤芯对光的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好；NA 越大，经光纤传输后产生的信号畸变越大，因而限制了信息传输容量。
3.时间延迟差(脉冲展宽)：321y θ1l L x o θθc 23纤芯n 12z ψc ψ1∆≈-=212212n n n NA ∆≈==∆c L n NA c n L c n L c 12121)(22θτ2.2.2 麦克斯韦方程与波动光学分析思路 麦克斯韦方程组： 教师备课纸电场分量的波动方程：作 业 1.实用光纤分为哪几类？单模光纤分为哪些类型？2.相对折射率及数值孔径的概念及含义？两者有何联系？ 教学总结 本次授课初涉专业基础知识，用多媒体图片来演示光纤结构，分类法讲述光纤类型，推演法进行光学分析，授课层次清晰，重0)(22=+∇E c nw E 0)(22=+∇H c nw H 0)(1122222222=+∂∂+∂∂+∂∂+∂∂Z Z Z Z Z E c nw ZE E r r E r r E φ点突出、充分理论联系实际，积极设疑互动，强化学生学习效果。
教师备课纸第3次课题 2.4~2.5、光纤的模式、光纤的色散及损耗目的要求 1.了解光纤模式的概念及单模多模光纤的区别2.理解并掌握光纤色散的定义、分类、描述方法及影响3.光纤损耗的产生机理及分类4.光纤的单模传输条件教学重点 1.光纤色散的产生机理及分类2.光纤损耗的产生机理及分类教学难点 1.光纤模式数目2.色散的描述方法教学课时2教学方法讲授法、发现法、讨论法、演示法教学容和步骤2.4 光纤的模式2.4.1 光纤模式的基本概念在波动光学分析法中，对得到的两个贝塞尔函数的微分方程进行求解，并应用纤芯—包层边界条件，可求得特征方程满足边界条件的解βm。
此时可得到一个重要结论即电磁场不是以连续而是以离散的模式在光纤中传播的，而βm所对应的这种空间分布，在传播过程中只有相位变化，没有形状的变化，且始终满足边界条件，这种空间分布称为模式。
2.4.2 归一化频率V 与单模传输条件教师备课纸归一化频率V ：单模传输条件： 传输模式数目随V 值增加而增多。
当V 值减小时，不断发生模式截止，模式数目逐渐减少。
特别值得注意的是当V<2.405时，只有HE11(LP01)模式存在，其余模式全部截止。
HE11称为基模，由两个偏振态简并而成。
由此得到单模传输条件为： 上式必定存在一个临界波长λc ，当λ<λc 时，是多模传输，当λ>λc 时，是单模传输，这个临界波长λc 称为截止波长。
2.5 光纤传输特性损耗和色散是光纤最重要的传输特性。
损耗限制系统的传输距离，色散则限制系统的传输容量。
2.5.1 光纤色散1.色散定义405.222221≤-=n n a V λπ1.1色散平坦色散移位常规1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7－20－1001020波长 / μm 色散 / (p s ·(n m ·k m )－1)22212n n a v -=λπ色散(Dispersion)是在光纤中传输的光信号，由于不同成分的光的时间延迟不同而产生的一种物理效应。
教师备课纸2.色散类型色散包括模式色散、材料色散和波导色散三种类型。
模式色散是由于不同模式的时间延迟不同而产生的。
材料色散是由于光纤材料折射率随波长改变而产生的。
波导色散是由于波导结构参数与波长有关而产生的。
3.色散的描述方法色散对光纤传输系统的影响，在时域和频域的表示方法不同。
色散通常用3dB 光带宽f3dB 或脉冲展宽Δτ表示。
4.单模光纤的色散理想单模光纤没有模式色散，只有材料色散和波导色散。
材料色散和波导色散总称为色度色散，常简称为色散。
5.偏振模色散1/21/e 输入脉冲光 纤1t P i (t )≈δ (t )H 1(f )＝1f f 3dB －310l g H ( f )/d B P o (t )＝h (t )H 2( f )＝H ( f )t 2σ∆τ输出脉冲在理想完善的单模光纤中，HE11模由两个具有相同传输常数相互垂直的偏振模简并组成。