光纤通信技术教案

光纤通信技术 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 课 程 教 案 （ 200—2010学年第 二 学期） 课 程 名 称： 授 课 学 时： 授 课 班 级： 07 教案（首页） 课程编号 授课 学生 07通信工程 班级 人数 光纤通信技课程名称 术 公共基础课（）；学科基础课（）；专业基础课程（,）； 课程类型 基础选修课（）；专业选修课（）；公选课（） 考试（,） 授课方式 理论（,）实验（）实习（） 考核方式 考查（） 课程总学时 48 学 分 3 学时分配 课堂讲授 48 学时； 实践课程 学时 教材名称 《光纤通信》 １、刘增基等编著《光纤通信》，西安电子科技大学出版社， 教 2002。 学 ２、杨祥林等编著《光纤通信系统》，国防工业出版社，2000。 参 ３、Gerd Keiser著，李玉权等译 《光纤通信》电子工业出版社， 2002。 考 5、顾畹仪等编著《光纤通信系统》，北京邮电大学出版社， 书 1999。 授课教师 韦文生 职称 副教授 学科 工科 授课 授课时间 周三第 1、2节课/周五第 3、4节课 1A-305/6 地点 （2学时 90分钟） 1、掌握光纤通信的定义及系统组成； 2、明确光纤通信的优缺点； 3、了 解光纤通信的发展历史与现状； 重点：光纤通信的定义及系统组成。 难点：理解光在电磁波谱中的位置。 板书与多媒体课件演示相结合。 课堂讲解、演示、提问。 1-1，1-2，1-3，1-4，1-8，1-9。 《光纤通信》杨祥林 第一章，《光纤通信》刘增基 第一章。 七、教学内容与教学设计： 教学内容 教学设计 备注 5分钟 明确本节课要第一节 光纤通信发展的历史和现状 学习的内容。 第二节 光纤通信的优点和应用 第三节 光纤通信系统的基本组成 45分钟 原始形式的光通信:中国古代用“烽火台”报警，讲解 欧洲人用旗语传送信息。 板书 动画演示 1880年，美国人贝尔(Bell)发明了用光波作载波 传送话音的“光电话”。 。 1960年，美国人梅曼(Maiman)发明了第一台红宝讲解 石激光器， 给光通信带来了新的希望。板书 课件演示 动画演示 在这个时期，美国麻省理工学院利用He - Ne激 光器和CO2激光器进行了。 由于没有找到， 对 光通信的研究曾一度走入了低潮。 1966年，(C.K.Kao) (C.A.Hockham)发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了关于传输介质新概念的 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ，指 出了利用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性 和技术途径，奠定了现代光通信——的基础。 1970年，美国康宁(Corning)公司研制成功损耗 20dB/km的石英光纤。 1972年，康宁公司高纯石英多模光纤损耗降低到4 dB/km。 1973 年，美国贝尔(Bell)实验室的光纤损耗降低 到2.5dB/km。1974 年降低到1.1dB/km。 1976 年，日本电报电话(NTT)公司将光纤损耗降 低到0.47 dB/km(波长1.2μm)。 在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗： 1979 年是0.20 dB/km，1984年是0.157 dB/km， 讲解 1986 年是0.154 dB/km， 接近了 板书 。 课件演示 动画演示 1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC) 和前苏联先后，研制成功的镓铝砷 (GaAlAs)双异质结半导体激光器(短波长)。虽然寿命只 有几个小时，但它为半导体激光器的发展奠定了基础。 1973 年，半导体激光器寿命达到7000小时。 1976年，日本电报电话公司研制成功发射波长为 1.3 μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器。 1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿命达 到10万小时。 1979年美国电报电话(AT&T)公司和日本电报电话 公司研制成功发射波长为1.55 μm的连续振荡半导体 激光器。 1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了 。 1980 年，美国 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化FT - 3光纤通信系统投入 商业应用。 1976 年和 1978 年，日本先后进行了速率为34 Mb/s的突变型多模光纤通信系统， 以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。 1983年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线。 随后，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西讲解 洋 TAT-8海底光缆通信系统于1988年建成。 板书 课件演示 第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信 动画演示 系统于1989年建成。从此，海底光缆通信系统的建设 得到了全面展开，促进了全球通信网的发展。 ： 第一阶段(1966～1976年)，这是从基础研究到商 业应用的开发时期。 第二阶段(1976～1986年)，这是以提高传输速率 和增加传输距离为研究目标和大力推广应用的大发展 时期。 第三阶段(1986～1996年)，这是以超大容量超长 距离为目标、全面深入开展新技术研究的时期。 。 此后，光纤通信技术不断创新：光纤从 ，工作波长从0.85 μm发展到1.31 μm和 1.55 μm(），从几十Mb/s 发展到几十Gb/s。 随着技术的进步和大规模产业的形成， ，应用范围不断扩大。 目前光纤已成为信息宽带传输的主要媒质，光纤 通信系统将成为未来国家信息基础设施的支柱。 。 讲解 板书 课件演示 动画演示 通信系统的取决于对载波调制的 ，。 （图 1.1 ） （图 1.2 ） 图 1.1 部分电磁波频谱 讲解 板书 课件演示 动画演示 图 1.2 各种传输线路的损耗特性 1) 2)损耗很小，中继距离很长且误码率很小； 3)重量轻、体积小； 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。 光纤可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。 光纤在通信网、广播电视网与计算机网，以及在其它数 据传输系统中， 都得到了广泛应用。光纤宽带干线传 送网和接入网发展迅速， 是当前研究开发应用的主要 目标。 光纤通信的各种应用可概括如下： ? 通信网 ? 构成因特网的计算机局域网和广域网 ? 有线电视网的干线和分配网 ? 综合业务光纤接入网 光纤通信系统可以传输数字信号，也可以传输模拟 信号。 用户要传输的信息多种多样，一般有话音、图 像、数据或多媒体信息。 为叙述方便，这里仅以数字 电话和模拟电视为例。 下图示出单向传输的光纤通信系统，包括发射、接 收和作为广义信道的基本光纤传输系统。讲解 板书 50分钟 课件演示 动画演示 不管是数字系统，还是模拟系统，输入到光发射 机带有信息的电信号，都通过调制转换为光信号。光载 波经过光纤线路传输到接收端，再由光接收机把光信号 转换为电信号。 电接收机的功能和电发射机的功能相反，它把接 收的电信号转换为基带信号，最后由信息宿恢复用户信 息。 在整个通信系统中，在光发射机之前和光接收机之 后的电信号段，光纤通信所用的技术和设备与电缆通信 相同，不同的只是由光发射机、光纤线路和光接收机所 组成的基本光纤传输系统代替了电缆传输。 讲解 下面简要介绍基本光纤传输系统的三个组成部板书 课件演示 分。 动画演示 的功能是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。光发 射机由光源、 驱动器和调制器组成，光源是光发射机 的核心。光发射机的性能基本上取决于光源的特性，对 光源的要求是输出光功率足够大， 调制频率足够高， 谱线宽度和光束发散角尽可能小，输出功率和波长稳 定， 器件寿命长。目前广泛使用的光源有半导体发光 二极管(LED)和半导体激光二极管(或称激光器)(LD)， 以及谱线宽度很小的动态单纵模分布反馈(DFB)激光 器。 的功能是把来自光发射机的光信号，以 尽可能小的畸变(失真)和衰减传输到光接收机。光纤线 路由光纤、光纤接头和光纤连接器组成。光纤是光纤线 路的主体，接头和连接器是不可缺少的器件。实际工程 中使用的是容纳许多根光纤的光缆。 光纤线路的性能主要由缆内光纤的传输特性决 定。对光纤的基本要求是损耗和色散这两个传输特性参 数都尽可能地小， 而且有足够好的机械特性和环境特 性，例如，在不可避免的应力作用下和环境温度改变时， 保持传输特性稳定。 目前使用的石英光纤有多模光纤和单模光纤，单 模光纤的传输特性比多模光纤好，价格比多模光纤便 宜，因而得到更广泛的应用。 单模光纤配合半导体激 光器，适合大容量长距离光纤传输系统，而小容量短距 离系统用多模光纤配合半导体发光二极管更加合适。为 适应不同通信系统的需要，已经设计了多种结构不同、 特性优良的单模光纤， 并成功地投入实际应用。 讲解 板书 的功能是把从光纤线路输出、产生畸变 课件演示 和衰减的微弱光信号转换为电信号，并经放大和处理后动画演示 恢复成发射前的电信号。光接收机由光检测器、 放大 器和相关电路组成光检测器是光接收机的核心。对光检 测器的要求是响应度高、 噪声低和响应速度快。目前 广泛使用的光检测器有两种类型： 在半导体PN结中加 入本征层的PIN光电二极管(PIN - PD)和雪崩光电二极 管(APD)。 光接收机把光信号转换为电信号的过程(常简称 为光/电或O/E转换)，是通过光检测器的检测实现的。 检测方式有直接检测和外差检测两种。 直接检测是用检测器直接把光信号转换为电信 号。这种检测方式设备简单、 经济实用， 是当前光纤 通信系统普遍采用的方式。 外差检测要设置一个本地振荡器和一个光混频器， 使本地振荡光和光纤输出的信号光在混频器中产生差 拍而输出中频光信号，再由光检测器把中频光信号转换 为电信号。外差检测方式的难点是需要频率非常稳定， 相位和偏振方向可控制，谱线宽度很窄的单模激光源； 优点是有很高的接收灵敏度。 目前，实用光纤通信系统普遍采用直接调制—直 接检测方式。外调制—外差检测方式虽然技术复杂，但 是传输速率和接收灵敏度很高，是很有发展前途的通信 方式。 讲解 光接收机最重要的特性参数是灵敏度。灵敏度是 板书 衡量光接收机质量的综合指标，它反映接收机调整到最 课件演示 佳状态时， 接收微弱光信号的能力。灵敏度主要取决动画演示 于组成光接收机的光电二极管和放大器的噪声，并受传 输速率、光发射机的参数和光纤线路的色散的影响，还 与系统要求的误码率或信噪比有密切关系。所以灵敏度 也是反映光纤通信系统质量的重要指标。 数字光纤通信系统比模拟光纤通信系统具有更多 的优点， 也更能适应社会对通信能力和通信质量越来 越高的要求。数字通信系统用参数取值离散的信号(如 脉冲的有和无、电平的高和低等)代表信息，强调的是 信号和信息之间的一一对应关系；而模拟通信系统则用 参数取值连续的信号代表信息，强调的是变换过程中信 号和信息之间的线性关系。这种基本特征决定着两种通 信方式的优缺点和不同时期的发展趋势。20 世纪70 年代光纤通信的应用和80年代计算机的普及，为数字 通信的发展创造了极其有利的条件。目前虽有数字通信 几乎完全代替模拟通信的趋势，但是模拟通信仍然有着 重要的应用。 ? 抗干扰能力强，传输质量好。 ? 可以用再生中继，传输距离长。 ? 适用各种业务的传输，灵活性大。 ? 容易实现高强度的保密通信。 ? 数字通信系统大量采用数字电路，易于集成， 从而实现小型化、微型化，增强设备可靠性，有利于降 低成本 占用带宽较窄外，电路简单易于实现、价格便宜 等。