光纤光学教学大纲(09级研究生).doc

浙江工业大学硕士研究生课程教学大纲 课程名称：光纤光学 英文名称：Fiber Optical 学分数： 3 课程总学时：48 开课时间： 1 （填第几学期） 开课单位： 光学 学科（理学院） 任课教师姓名及职称： 隋成华 （教授） 适用对象：硕士研究生 主修专业：光学、光学工程、等 课程性质、目的和任务 本课程是应用物理专业学生的专业课。它的目的和任务是：光纤通信在现代信息科学技术中的举足轻重地位已是有口皆碑，它的出现与迅速发展大大地改观了信息技术的面貌。当今世界上光纤通信得到了广泛的应用，不仅陆地上使用，而且还铺设了许多跨越大洋大海的海底光缆，可以好不夸张地说，光缆现在已经包裹了整个地球。光纤通信已成为现代通信的支柱、世界通信的骨干。用光缆代替传统使用的电缆，电信网的光缆化已是大势所趋。 尽管光纤通讯的新技术层出不穷，但其依据的理论核心基础是不变的，作为本科专业的学生本课程强调学生对其理论核心基础的掌握和运用，在此基础上了解新技术的理论依据，掌握一些光纤通讯技术和光纤传感器的原理和测试应用系统的思路、方法和手段，以使学生可以自己去扩展自己的知识领域。 课程的基本要求 了解光纤技术发展简史及光纤技术发展趋势、光纤通信的特点和应用、光纤通信系统简介，以及光纤通信与传感系统的基本问题。掌握光纤传输原理与特性、光源与光发射机、光检测器与光接收机、了解模拟与数字光纤通讯系统、相干光纤通讯、复用光纤通讯。 1、用波动光学理论来处理光纤传输问题。讨论光纤中电磁波的传输方程，解法、模式分类和模式数的求解、截止条件、功率流分布和时延色散，对几何光学光纤分析方法亦进行了介绍。重点掌握电磁波的传输方程、截止条件、模式数的求解和功率分布。难点是特性方程的建立和求解，渐变光纤的近似分析方法。 2、光纤中信号的蜕变机理。光纤的损耗及其各种损耗机理，光纤的色散及其各种色散机理，以及色散的应用。重点掌握光纤的损耗及其各种损耗机理，光纤的色散对信号的影响。难点是各种色散定义的理解和求法。 3、光纤通信中常用的无源器件的、原理和特性的掌握。 4、光纤通信中常用的有源器件的结构、原理和特性掌握。 5、光纤通信中常用的检测器与接收机的原理和特性掌握。 6、常用光放大器的原理了解。 7、光纤传输系统的了解。 8、光纤传感器的原理了解。 课程的基本内容及学时分配 第一章 光纤技术绪论（2学时） 1、扼要介绍光纤技术发展简史及光纤通信发展趋势、光纤通信的特点和应用； 2、光纤通信系统简介，光纤通信发展趋势、以及光纤通信系统的基本问题； 第二章 光线在光纤中的传输（4学时） 1、用射线光学理论来处理光纤传输问题。简要介绍光纤的标准化问题，射线光学在处理光纤传输问题时的应用条件； 2、光线在光纤中传输的基本原理，光线在阶跃光纤（Step – index Fiber ）中的传输特性； 3、光线在梯度光纤（Graded-Index Fiber）中的传输特性； 4、平面光波导中的传播模式 第三章 电磁波在光纤中的传输（6学时） 1、用波动光学理论来处理光纤传输问题， 2、电磁波的传输方程、解法、截止条件、模式数的求解和功率分布； 第四章 光纤中信号的蜕变（6学时） 1、光纤的损耗及其各种损耗机理； 2、光纤的色散及其各种色散机理，以及色散的应用； 第五章 常用无源器件的结构、原理和特性（6学时） 1、光无源元件的结构形式 2、光纤的连接损耗与光纤连接器 3、光波导的横向耦合与耦合器 4、波分复用元件 5、光学谐振腔 6、光调制器 7、偏振控制器 8、GRIN透镜连接器与光隔离器 第六章 光源与光发射机（6学时） 1、半导体激光二极管和发光二极管的原理、结构和特性参数，光源与光纤的耦合； 2、对调制方式和驱动电路进行讨论，并介绍光纤通信系统的外调制 第七章 光检测器与光接收机（4学时） 1、介绍光检测器的原理、结构和特性参数； 2、讨论光接收机的灵敏度、噪声分析和设计方法； 第八章 常用光放大器的原理（2学时） 第九章* 光纤传输系统（4学时） 1、讨论系统设计概念，介绍典型的数字与模拟传输系统； 2、介绍波分复用系统、光纤局域网络系统、相干光纤通信系统； 3、对全光通信作介绍； 第十章* 光纤传感器（2学时） 1、光纤传感器的分类； 2、光纤传感器的应用； 注：*章节为选讲 主要参考书目（名称、编著者、出版社、版本或出版时间）： 1、光纤通讯原理与系统，张明德，东南大学出版社，2003.9　（第三版） 2、光纤光学，廖延彪，清华大学出版社，2000.3，2001.12版 3、Optical Networks A Practical Perspective, 2nd Edi