光通信系统与网络EEEN40492

课程内容：

本课程旨在提供对现代光通信系统和网络基本原理及工作原理的理解。同时，让学生理解现代光纤传输技术在满足高容量通信系统和网络需求方面的本质，以及数字信号处理技术在补偿光通信系统传输失真中的作用。

课程大纲：

1、不同介质中光的传播原理：光功率传输、反射与折射、相位与群速度、光的偏振。

2、光纤：不同类型的光纤、单模光纤与多模光纤、光在光纤中的传播、光纤中的衰减与信号色散。

3、激光器与光探测器：激光振荡原理，半导体激光二极管及其特性，常见光探测器类型及其工作原理，光探测器性能特性。

4、光放大器：光放大器的基本应用与类型，半导体光放大器，铒掺杂光纤放大器，拉曼放大器。

5、光通信网络的可持续性：互联网数据流量增长，调制、传输和解调中的能耗。降低能耗的方案，长波长，温度稳定激光器。

6、光调制与解调：直接和外部光调制器，光调制方案的实现，直接检测接收机，相干光接收机，光噪声类型，高阶相干和差分相干光调制方案。

7、光传输系统设计考虑：长距离和短距离光通信系统，ASE的影响，噪声和灵敏度性能。误码率，光谱效率和性能分析。自由空间光传输系统。

8、光滤波器和复用：常见的光滤波器类型及其工作原理，偏振分复用，波长分复用和光OFDM。

9、被动光网络：光添加/删除复用、PON、EPON和GPON架构及标准。

10、数字信号处理在高速光通信系统设计中的应用：中频估计与补偿、相位估计与补偿、偏振模式均衡、色散均衡。

学习成果：

完成本课程后，学生将能够：

1、解释现代光通信系统中光器件、放大器、结构和光纤的基本和高级理论。计算关键参数并评估其物理限制。

2、量化光通信系统承载的互联网流量指数增长的影响，特别是从能源可持续性的角度。能够确定每比特能耗，并应用现代方法将其降低。

3、比较不同类型的光调制和解调，并评估其性能。

4、区分各种类型的光失真和噪声；评估数字信号处理（DSP）算法在补偿其影响中的应用。

5、比较用于波分复用的各种光结构，并识别其优缺点。

6、设计和分析不同类型的光传输系统和网络；讨论现有和未来PON标准的具体细节。

7、实验分析光纤传输系统的系统级性能。