《光纖通信技術》課程教學探討

李亞捷 唐清善

摘要：本文從如何構建學生主動學習模式，如何將軟件仿真與理論教學相結合、將科研成果與課堂教學相結合，以及多樣化考核方式的運用這幾方面對課程教學方法進行了探討。

關鍵詞：光纖通信；教學模式；考核方式

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0083-02

伴隨著激光器和光纖的發明，解決了光源和傳輸媒質兩大問題，“以激光為載波、光纖為傳輸介質”的新型通信技術——光纖通信在全球迅猛發展。基于此背景，各高校的光電專業本科生均開設了《光纖通信技術》課程[1-2]，我校光電信息科學與工程專業也在第六學期開設了該專業課，為學生今后的考研或是就業進一步擴寬知識面。本文將從以下幾方面對課程教學方法進行探討。

一、“老師引導—學生主動思考學習”教學模式的構建

再給出幾個思考題示例：

1.給出P-I曲線圖，對應電信號波形畫出輸出光信號波形圖，并判斷該圖是LD還是LED的P-I曲線圖。

2.教材中P92的圖4.20的四條曲線中，為何兩條標注APD的曲線恒在兩條標注PIN的曲線下方？

3.在時分復用系統中，不同用戶數據在時域上是否可以重疊？為什么？在波分復用系統中，不同用戶數據在時域上是否可以重疊？為什么？

無論是在課前預習、課堂講授還是課后復習，學生均可依照該思考題庫為提綱，自主學習。

二、軟件仿真與理論教學相結合

該課程教學內容工程應用性較強，僅靠理論性的講解，學生對知識缺乏直觀的理解和運用，借助于仿真軟件可以很好的解決這一問題。在教學過程中，利用Optisystem軟件豐富的元件庫，設置了多個工程應用綜合性實驗類習題，課堂學時有限，要求學生課下完成，題目示例如下：

1.接收機性能分析。主要研究信號傳輸速率、光電探測器種類、探測器噪聲對接收機靈敏度的影響。

2.EDFA性能分析。主要研究泵浦光功率、信號光功率、信號光波長、鉺光纖長度和摻雜濃度對器件增益性能的影響。

3.利用脈沖時延法測量光纖色散系數（測量系統如圖2所示）。

4.利用半導體光放大器（SOA）實現全光波長變換。并研究信號光功率、連續光功率、SOA驅動電流這三個因素對變換波形的影響。

作業僅給出題目和研究方向，學生自主選擇元件搭建系統，完成作業的過程也是對理論知識一個很好的實際運用過程。不同同學搭建的系統會有差異，測量結果也會有差異，不同的答案拿到課堂來討論，每次討論的氣氛很活躍，加深了對理論知識的理解，學生收獲頗豐。

三、科研成果與課堂教學相結合

筆者有多年該方向的科研經歷，積累了豐富的科研素材，講課過程中會將與教材知識點相關的各類實驗數據融入教學內容，不僅豐富了課堂教學，而且能使學生對知識點有更深刻的理解。如在講光源直接調制時，會給出驅動電流、管殼溫度、調制速率對激光器輸出信號波長影響的實驗數據，很好地驗證了教材給出的各項結論。針對“激光器動態譜線展寬”這一調制特性，圖3給出了對同一臺半導體激光器進行直接強度調制時，驅動電信號分別為直流和17MHz正弦波時采集的激光器輸出光譜圖，從采集的光譜圖中可明顯觀察到當電信號由直流變為交流時，譜線也由單縱模振蕩變為多縱模振蕩。借助于實驗數據，使學生對“動態譜線展寬”有了更準確的理解。

講“光開關”這一無源器件時，學生往往較難把握此處“開-關”的準確含義，筆者會給出“基于SOA的全光開關”和“基于SOA的電開關”實驗波形圖，讓同學明白光開關僅僅是實現光信號空間傳輸路徑的切換，而非“光能量意義上的通和斷”。而對“光交換技術”這一節內容，需讓學生深入理解“進行光交換的目的和實現光交換的手段”這兩個知識點，筆者此時會結合實驗室搭建的全光包交換網絡系統進行講解，展示網絡各節點采集的數據包波形圖，讓學生直觀的來感受光交換的目的和方法，較為抽象的理論知識和實際運用快速結合，有效激發了學生的學習熱情。

四、考核方式多樣化

在課程考核方式上，將期末集總的單次試卷考核改為與教學過程緊密聯系的分散考核，考核內容由三個模塊構成：小測試+仿真實驗+知識講解。針對教學內容的不同特點采用不同的考核模塊。其中小測試主要是圍繞量化計算的知識點來考查學生的掌握程度，如“光纖導光原理和傳輸特性、系統的預算設計”等這類知識點；仿真實驗則注重學生對知識的綜合運用能力，如前面提到的利用Optisystem軟件來完成的多個工程應用綜合性實驗類習題；而知識講解則是針對難度系數相對較低的知識點，如第一章概論、2.4光纜以及7.2光波分復用技術等，可以采用課下預習、教師提問、學生分組講解的形式來進行。

五、結束語

通過對《光纖通信技術》課程多年的教學實踐和總結，從以上四個方面對課程教學方法進行了探討。隨著通信技術的不斷發展和更新，課堂教學的內容和方法仍需不斷提煉和改進，以便取得更好的教學效果。

參考文獻：

[1]黃永，清陳雪.“光纖通信”課程的教學改革[J].電氣電子教學學報，2010，32（6）：12-13

[2]駱文，張慶堂.《光纖通信》課程教學改革與實踐[J].長江大學學報，2010，7（2）：368-369