Optical Fiber Technology and Appliations一、课程基本情况 课程类别：专业任选课程
课程学分：2学分
课程总学时：32学时，其中讲课：32学时，实验（含上机）：0学时，课外0学时
课程性质：选修
开课学期：第5学期
先修课程：大学物理、高等数学、线性代数、电磁场与电磁波等
简易车棚适用专业：光电信息科学与工程及相关专业本科生教材：石顺祥、孙艳玲等编著《光纤技术及应用》（第一版），华中科技大学出版社，2009 年。
开课单位：物理与光电工程学院二、课程性质、教学目标和任务
光纤技术及应用主要以光的电磁理论为基础，系统地讲解介质波导的基本知识，包括波导中的射线光学理、模式及模式耦合。光纤的基本原理及传输特性、光纤系统中光源、光探测器、光隔离器和光定向耦合器等光纤元器件的基本原理和它们的特征参量，以及光纤的制作，并在此基础上介绍了光纤通信技术、光纤传感技术及系统的相关器件的基础知识。本课程的授课对象为光电信息科学与工程专业本科生，为选修课，通过本课程的学习使学生了解波导的基本知识，掌握光波在光纤中的传输原理和传输特性，以及实用的光纤传输器件和光纤通信，光纤传感按技术的基础理论及应用，具备一定的实践动手能力，对学生以后其他课程的学习就业开展和国家通信事业建设都具有重要的意义。 三、教学内容和要求第1章.光传输的理论基础（2学时）
绪论麦克斯韦方程和波动方程
1.1平面光涉及其在介质界面上的反射和折射程函方程与光线方程
⑴了解：了解光纤技术的起源和开展及应用，光的电磁理论。
⑵理解：麦克斯韦方程和其边界条件及光波的波动方程，全反射时的故事■哈恩斯位移，局
部平面波的概念，理解处理光传输问题的两种理论方法：射线光学方法和几何光学方法。
⑶掌握：平面光涉及其在介质界面上的反射和折射定律，尤其是全反射，及全反射时的相移。
第2章.平板介质波导（3课时）理想平板波导的射线光学理论：均匀及非均匀平面光涉及在平板波导中的传输
2.1理想平板波导的波动光学分析：平板波导中的、导模、辐射模、泄漏模、消失模模式的正交性和完备性
2.2非理想波导中的模式耦合：周期性平板波导及波导问的模式耦合了解：。平板介质波导的概念及结构，均匀平面涉及非均匀平面波的概念
（2）理解：均匀平面波在平板波导中的导模和辐射模及导模的传输和截止条件，非均匀平面波在平板波导中的泄露模和消失模的基本概念及特点，利用波动光学的方法讨论模式的正交性和完备性，波导中模式耦合理论。
（3）掌握：利用波动光学的方法求解阶跃平板波导中的各种模式、周期性平板波导中的同向耦合和逆向耦合理论，波导间的模式耦合理论第3章.光纤（4课时）
3.1光纤的射线光学理论：阶跃光纤，梯度光纤光纤的波动光学理论：阶跃光纤中的矢量解，弱导光纤中场的标量近似解（LP模），梯度光纤中的导模场解
3.2非均匀光纤：光纤光栅，光子晶体光纤特殊材料光纤
（1）了解：阶跃光纤，梯度光纤、光纤光栅，光子晶体光纤及儿种特殊材料光纤的概念及其应用。
（2）理解：，弱导光纤中场的标量近似解即LP模的本征解及截止条件，梯度光纤中的导模场解等。
（3）掌握：阶跃光纤，梯度光纤的光线轨迹和导模的传播条件，利用波动光学理论求解阶跃光纤导模的本征解及截止条件第4章.光纤的传输特性（4课时）
4.1光纤损耗：损耗的表示、损耗机制4.2光纤散：光信号在散光纤中的传输，散优化
光纤光纤偏振：光纤（模式）双折射，单模光纤的偏振模散，保偏光纤
4.3光纤中的非线性效应
（1）了解：光纤损耗，散，偏振的概念，光纤散的种类
（2）理解：单模光纤的偏振波散及保偏光纤特性，光纤中的各种非线性效应：自相位调制，交叉相位调制，四波混频，受激散射等。
（3）掌握：光纤损耗的机制，光信号在散光纤中传输的频域及时域分析，光脉冲的散展宽。
第5章.光纤器件（4课时）光纤无源器件：主要性能参数，光纤连接器、定向耦合器、隔离器和环行器
、光波分复用器、窄带光学滤波器、光纤光栅、光开关和光衰减器
5.1光纤有源器件：光纤放大器、激光器光纤器件的研究
（1）了解：光纤无源器件的主要性能参数，各种无源和有源器件的种类、开展及在光纤通信和传感中的重要应用
（2）理解：光纤激光器阈值特性。
压纸机（3）掌握：各种光纤无源和有源器件的工作原理第6章.光纤光缆的制备（2课时）
pigg6.1光纤材料与提纯光纤预制棒的制
6.2拉丝、涂覆和套塑光纤成缆技术
（1）了解：光纤材料的及提出按，光纤的制备，成缆的等技术及相应的开展历史，光缆的种类。
第7章.光纤通信技术（7课时）光纤通信系统的基本组成：信源、发送机、信道/接收机、信宿
安卓系统加速7.1光纤通信原理基础：模拟通信与数字通信、信息及其度量，信道及信道容量，通信系统的
主要性能指标光通信系统的光源和调制特性
7.1.1通信中调制的一般概念光通信中的光源及其调制特性
7.2光纤通信系统中的光放大和光放大器光检测原理和光检测器
7.2.1光检测原理光检测器
7.3光纤通信系统中的复用技术：
7.4相干光纤通信系统：
7.5光孤子通信简介光纤通信分布式网络
代码转换（1）了解光纤通信系统中光源，光放大器及光检测器的种类及特性，光通信系统对光电检测器的性能要求，复用技术的基本概念，光孤子通信系统，几种分布式光纤网络（2）理解光通信中的调制，LED的工作原理，pn, PIN, APD的工作原理，相干检测的基本原理及想干通信的调制技术。
（3）掌握光纤通信系统的基本组成，光纤通信的原理：模拟通信系统、数字通信系统，各种光复用技术，。
第8章.光纤传感技术（6）光纤传感技术概述
8.1光纤的光波调制技术光纤传感器利用的物理效应
8.1.1光纤的光波调制技术光纤传感器：
（1）了解：传感器的定义分类，命名方法，光纤传感器的种类，光纤传感器利用的物理效应
（2）理解：传感器的静态，动态特性，各种光纤传感器的工作原理
（3）掌握：光纤传感器的光波调制技术四、课程考核
（1）作业等：作业：3次，课程论文：1篇；
（2）考核方式：（闭卷考试）
（3）总评成绩计算方式：（平时成绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算）五、参考书目
1.《光纤技术理论基础及应用》，孙雨南等，，北京理工大学出版社2006.《光纤光学》，廖延彪，清华大学出版社2000
2.《导波光学传感器：原理与技术》，靳伟，廖延彪，张志鹏科学出版社2001.《光纤通信》［日］末松安晴伊贺健一科学出版社，2005
5、《光纤通信技术》Mynbaev等著，机械工业出版社，2002.
柔性电路6、《光纤传感技术与应用》，王惠文，国防工业出版社，2001.
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