孫春艷 白金

摘要：在光纖傳輸系統(tǒng)、光纖傳感系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)中，其特性的好壞直接影響著各系統(tǒng)的性能指標(biāo)。而隨著光纖通信系統(tǒng)向著全光網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，光無源器件在光鏈路中的使用也成為大家關(guān)注的焦點。文章根據(jù)課程的特點，結(jié)合教學(xué)多種方法以及實驗與實踐經(jīng)驗，對無源器件的教學(xué)方法進行了深刻的探討。

關(guān)鍵詞：光纖通信：光無源器件；教學(xué)方法

信息技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展使得人們在生活過程中對世界各地最新變化及時了解和掌握，豐富人們的各類生活。在科學(xué)技術(shù)的推動下，光纖通信技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今社會發(fā)展中一種必不可少的通信技術(shù)。在這樣一個網(wǎng)絡(luò)化的時代，為了滿足人們的各種需求，網(wǎng)絡(luò)無疑已經(jīng)開始光纖化了，這樣傳輸?shù)乃俣炔拍芨?，容量才能更大，那么光纖通信中的無源器件比有源器件有著太多的優(yōu)勢，它已經(jīng)在光纖通信中變得越來越重要了。而且無源器件的種類很多，并不只是單一的一種，所以我們在使用的時候有很多的選擇性，它也成為無源器件變得越來越重要的一個很大的因素。因此，該無源器件在課程學(xué)習(xí)中，它也占有非常重要的地位，那么在教學(xué)中我們將要怎么教學(xué)呢？

對于高校，“光纖通信原理”作為高等工科院校光電信息、電子等專業(yè)的重要主干課程。通過該無源器件課程的學(xué)習(xí)讓學(xué)生較全面地掌握無源器件的基本概念、理論和關(guān)鍵技術(shù)，理解和掌握其性能分析和系統(tǒng)設(shè)計方法。理論教學(xué)常采用以下方法，如展示實物、多媒體及視頻等現(xiàn)代化教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時要處理好課堂教學(xué)與實驗以及實踐環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，提高學(xué)生分析與解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生動手能力和綜合素質(zhì)。要上好這節(jié)課，一定要貫徹“教、學(xué)、做”一致性，特別在實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展。具體措施將從以下幾個方面分析。

1 光無源器件的理論分析

光無源器件實際上就是我們平時經(jīng)?？吹降墓鈱W(xué)器件，其實它是很普遍的，但是無源器件確實有很多的優(yōu)點，這使得我們在實際的使用過程中因為各種因素必須選擇使用它，它在光纖通信中的地位是不可取代的，由此可見它的地位之高。由于是光學(xué)器件，所以它的工作原理和普通的光學(xué)器件類似，筆者是光學(xué)專業(yè)的，平時接觸過很多光學(xué)器件，對于它的工作原理也比較了解。

接下來首先簡介光無源器件，光無源器件的種類非常多，按照它的功能進行以下分類。

1.1光纖連接器

在使用光纖的過程中，我們往往需要的不止是一根光纖，可能是多個，光纖連接器把多個光纖連接到一起，以滿足我們的實際需要。它將兩根光纖的中心對好，這樣可以保證能量被最大限度地耦合。所以，光纖連接器最重要的是使兩根光纖的軸心對準(zhǔn)，使發(fā)射光纖輸出的光能量最大限度地耦合進接收光纖[1]。

1.2光纖耦合器

光纖耦合器是對一種光波根據(jù)我們的實際情況進行合路或是分路，具體要看需要合路還是需要分路。根據(jù)光纖耦合器端口的不同形式，可以將它分為兩種，分別是樹形耦合器和星形耦合器。

1.3波分復(fù)用器

1.3.1工作原理

在光纖通信系統(tǒng)中，波分復(fù)用器（Wavel-ength DivisionMultiplexing，WDM）是對不同光波波長的信號進行合成和分離的器件。當(dāng)作為復(fù)用器時，即從n個端口送入不同波長的光信號，組合起來后由一個端口輸出：當(dāng)器件作為解復(fù)用器時，輸入的是不同波長的組合光信號，輸出的將是傳送到不同端口的不同光波長信號。所以，器件的各端口既可以作為輸入端口，也可以作為輸出端口[2]。

1.3.2分類

波分復(fù)用器可以分為二波長復(fù)用器和多波長復(fù)用器，這是按照要復(fù)用波長的數(shù)量來進行分類的；我們也可以根據(jù)波長的間隔來分類，這樣可以分為粗波分復(fù)用器（CoarseWavelength Division Multiplexing。CWDM）以及密集波分復(fù)用器（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）。因為在實際的使用過程中需要減少損耗，而且不會與其他端口混淆而只輸送到指定的端口，波分復(fù)用器要滿足這些實際的要求[3]。

1.4光開關(guān)

光開關(guān)是一種具有一個或多個可選的傳輸端口，其作用是能夠控制傳輸線路中光信號的通斷或者進行光路中光信號轉(zhuǎn)換功能的器件。

1.5光衰減器

光衰減器是一種在光纖通信線路中可以按照要求衰減光功率的器件，它是一種非常重要的光學(xué)無源器件。

1.6光隔離器

它是一種讓光單向傳輸?shù)钠骷?，而不會讓光來回傳輸。光隔離器的基本原理是法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，它是由兩個偏振器和一個法拉第旋轉(zhuǎn)器組成。因為實際的需要，不會產(chǎn)生光來回傳輸?shù)默F(xiàn)象。

1.7光環(huán)形器

使光信號只能沿固定途徑進行環(huán)行傳輸?shù)钠骷Q為光環(huán)行器，其工作原理和光隔離器基本相同，只是光環(huán)行器為多端口器件，而光隔離器一般分為兩端口器件。在光纖通信時，我們需要的是質(zhì)量高的通信，這樣才不會影響到我們正常的使用，所以要求它的損耗要盡量小，失真也要小，而且多個端口之間的信號不會相互交叉，當(dāng)給定一個傳輸信號時，它只是被傳送到指定的端口，而不會傳送到鄰近的端口中去。

1.8光纖光柵

它也是一種無源器件，這幾年一直被重視，發(fā)展也比較好，它的制備主要是采用了我們所說的光纖中的光敏性。光敏性就是能夠識別出光纖中的摻雜，當(dāng)光照射到摻雜的部分時，光纖的折射率就會不斷地變化，這種光柵光纖的損耗低，制備也方便簡單。因此，近年來它在光纖通信及應(yīng)變傳感領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 教學(xué)手段要豐富多樣

具體教學(xué)手段有很多種，我們應(yīng)該在傳統(tǒng)的教學(xué)手段上加上最新的、多樣的教學(xué)方法。充分利用學(xué)校圖書館現(xiàn)有的資源及該專業(yè)學(xué)院積累下來的相關(guān)資源，配上多樣的教學(xué)方法，將簡潔古老的黑板板書、多媒體課件教學(xué)和Flash動畫、演示實驗等多樣的教學(xué)方法完美地結(jié)合起來。

2.1展示實物

為了激發(fā)學(xué)生的興趣，在教學(xué)過程中給學(xué)生提供光無源期間的實物，加大對器件的認(rèn)識、主要了解掌握器件的類型、參數(shù)及用途等相關(guān)知識，最好給學(xué)生展示器件的實物，介紹每個實物具體的原理和利用空間。如果沒有實物，也要下載實物圖，讓同學(xué)們在器件上有一定的直觀認(rèn)識。

2.2多媒體課件以及動畫

教學(xué)中大量使用多媒體課件并配上直觀的動畫和圖片，生動有趣，引起學(xué)生的注意力，加深學(xué)習(xí)。動畫圖片由靜變動，使枯燥和生動有機結(jié)合。教師可以自己制作Flash動畫，也可以從網(wǎng)上下載其他老師制作的優(yōu)質(zhì)的Flash動畫。

由于我們所講的課程是工科課程，因此講完一個器件，都應(yīng)要求學(xué)生下課后，完成一個作業(yè)就是到網(wǎng)上查找器件的型號、參數(shù)及價格，了解該器件的市場動向。實驗室中沒有的器件，應(yīng)去查找很多實驗過程視頻放給學(xué)生們看，在看的過程中，教師應(yīng)適時講解，讓學(xué)生有身臨其境的感覺，這樣更激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.3例題、案例適時應(yīng)用

在教學(xué)過程中，適時提供例題、案例等方法突出重點內(nèi)容，提高學(xué)生的理解能力、思維能力及解決問題能力，最后全面提升學(xué)生各方面能力。

2.4簡潔知識結(jié)構(gòu)圖

每一個器件結(jié)束之后，每一個器件都要運用簡潔的知識結(jié)構(gòu)圖進行梳理，使每一個器件知識點更加清晰，容易記憶，這樣有助于知識系統(tǒng)的建立。

2.5演示實驗

教學(xué)過程也要準(zhǔn)備好與課程相關(guān)的演示實驗，這個演示實驗一定要設(shè)計相對簡單，現(xiàn)象明顯，容易被學(xué)生接受。如果時間條件允許，可以叫學(xué)生參加演示。最后總結(jié)演示結(jié)果。學(xué)生會得到一定的啟發(fā)。

3 課堂講授與實踐相結(jié)合

為了本課程更好地教學(xué)，淮南師范學(xué)院對光電信息光學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生加大了實驗和實踐的學(xué)時，開設(shè)了有關(guān)光通信36學(xué)時的實驗和一周實踐課程，這些課程設(shè)計的周次與理論課程講授時間相結(jié)合，理論與實踐相結(jié)合，加深學(xué)生對知識的消化。

4 結(jié)語

全光通信已經(jīng)成為光通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，而光無源器件又是構(gòu)建全光通信網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)。隨著光纖通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，光無源器件技術(shù)也在其發(fā)展過程中得到迅速的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出了指標(biāo)更先進、功能更多的新型光無源器件。因此，對于光無源器件發(fā)展方向的研究不僅已經(jīng)成為人們?nèi)粘ｊP(guān)心的話題，而且也是為了適應(yīng)快速發(fā)展的社會在大容量通信方面的需求。

[參考文獻]

[1]宋金聲光纖無源器件技術(shù)的發(fā)展方向[J].現(xiàn)代通信，2002 （1）：14-17

[2]孫學(xué)康，張金菊.光纖通信原理[M].3版北京：人民郵電出版社，2011

[3]宋金聲光無源器件在局部網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用特性分析[J].光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)，1987 （2）：12-16