《光纖理论与技术》课程教学大纲.doc

《光纤理论与技术》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编号课程中文名称：光纤理论与技术 课程英文名称：Optical Fiber Theory and Technology 课程性质：专业主干课 考核方式：考试 开课专业：电子科学与技术、光信息科学与技术 开课学期：5 总学时：96学时（其中理论64学时，实验40学时，考核2学时） 总学分：6学分 二、课程目的和任务 光纤理论与技术是现代光通信、光传感以及分析测量领域的关键基础课程之一。课程目的是使学生掌握现代光波导、光器件基本原理与技术的基础知识极其发展趋势，结合光通信技术、光纤传感与测量等应用技术，通过系统的理论教学过程及系列实验过程，培养学生掌握光纤基础理论及应用相关技术和器件的能力。该课程的任务是为信息工程、电子科学与技术、光信息科学与技术、测控技术与仪器仪表等专业的本科生在光纤理论、光纤通讯、光纤传感及其它光纤应用技术方面奠定基础理论并培训实验技能。 三、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求） 本课程力求通过主要概念和关键性实验技术来学习掌握光纤的基本原理和应用技术。 本课程将重点放在光波导理论与实验、光纤基本原理与实验等光纤基础教学内容。在内容上，除了做到加强基础实验内容外，还兼顾前沿的必威体育精装版发展。每部分内容都提供了翔实的理论背景和原理，力求做到每项实验即具有代表性的理论基础，又具有丰富的实验内涵，充分体现了本课程的理论与技术特色。旨在通过本课程的学习，不仅使学生获得充分的理论背景知识，更使学生确实掌握光纤技术的实际知识和技能。 本课程将相关的理论知识寓于实验中，内容彼此衔接、互相补充，相互印证，使之成为一个有机的整体。尝试采用理论背景知识与实验交叉融合的方式，希望充分调动学生的学习积极性，使学生的感性认识和理性认识这两个认识过程互动，并相互促进学生对本课程内容的理解、使学生对光纤技术知识本身的认识不断深化。 四、教学内容与学时分配 本课程包括理论54学时，实验40学时（共12个实验），考核2学时。其中理论学时分配如下： 一、光纤技术的起源是什么？(2学时) 1 光通信的需求 2 为什么是光纤？ 3 有什么用？ 4 要解决什么问题？ 5 重要参考文献导引与说明 二、从Maxwell方程组到光波导理论(4学时) 1 Maxwell方程组 2 光波导理论 3 实验观察：平板波导的制作、特性测量（M线与模式的概念引入）、应用；波导如果是圆形的会有什么现象发生？ 4 重要参考文献导引与说明 三、Maxwell方程组用于圆形波导——光纤理论的产生与发展(4学时) 1 为什么选择圆形波导？ 2 圆形介质波导（若干基本概念） 3 光纤模式理论 4 单模光纤与多模光纤 5 实验观察：如何制作光纤？光纤特性测量：损耗（低损耗光纤）、色散（色散平坦，色散位移光纤）、偏振（保偏光纤） 四、两根光纤接续与靠近时会出现什么问题？(6学时) 1 光纤的连接（焊接、机械连接） 2 耦合模式理论 3 波分复用技术（WDM和DWDM） 4 实验观察：焊接、连接器安装与特性测试、耦合器制作 五、如何将光反射器与滤波器写入光纤？(6学时) 1 布拉格衍射 2 光子光敏性 3 光纤光栅 4 长周期光纤光栅 5 实验观察：光反射器与滤波器——光纤光栅制作 6 实验：光纤光栅特性测试 7 光纤光栅应用（用于通信与传感） 六、能用光纤实现传统的干涉仪功能吗？(6学时) 1 传统光干涉仪回顾 2 F-P光纤干涉仪（环形腔，其他腔）及其应用 3 实验：光纤Sagnac干涉仪与光纤陀螺 4 理论与实验：光纤Mach-Zehnder干涉仪及其应用 5 理论与实验：光纤Michelson干涉仪及其应用 七、回到目的地——实现光纤通信(6学时) 1 光源及其驱动——光发射机实验 2 探测器与放大电路——光接收机实验 3 调制与解调技术（电的） 4 光信号的调制（调制器） 5 波分复用技术 6 构成光通信链路系统需要那些器件（滤波器，光开关，调制器） 7 光通信网络技术（光交换） 8 实验：光纤通信技术综合性实验 八、如何使信号源更强？(4学时) 1 光纤激光器的工作原理 2 光纤激光器结构 3 理论与实验：光纤激光器 九、光信号放大在光纤中是如何实现的？(4学时) 1 掺铒光纤 2 掺铒光纤放大器 3 光纤放大器的结构 4 理论与实验：掺铒光纤放大器 十、克服困难过程中带来的副产品——光纤传感原理与技术(8学时) 1 光纤传感原理回顾 2 光纤传感器能解决什么问题？ 3 几种主要的光纤传感器（光纤陀螺，白光干涉应变传感器，光纤光栅应变传感器等） 4 有那些主要应用？ 5 专题选修实验：光纤白光干涉测量技术与应用 6 专题选修实验：光纤马赫——曾德干涉仪及其应用 十一、发展无限的新型光纤(4学时)