文/張春光

作為國內(nèi)近幾年各大學(xué)將多種學(xué)科滲透交叉成一門獨(dú)立學(xué)科的光纖通信，其涵蓋了電子和通信兩個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，因而呈現(xiàn)了內(nèi)容復(fù)雜、基礎(chǔ)理論要求較深以及更新較快的特點(diǎn)，是大多高等院校通信類相關(guān)專業(yè)所必須要求學(xué)生學(xué)習(xí)的課程。對(duì)于本門課程的教學(xué)來說，教師既要注重理論知識(shí)的講解，同時(shí)應(yīng)該注重實(shí)際應(yīng)用，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。但因?yàn)榭紤]到進(jìn)行光纖通信實(shí)驗(yàn)所需器材成本較高且實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行反復(fù)研究的特點(diǎn)，大多院校采用了計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，利用仿真技術(shù)建立系統(tǒng)模型，而后在該模型上進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)，不僅能降低成本費(fèi)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了良好的教學(xué)效果，為學(xué)生之后更好地從事該行業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 實(shí)際應(yīng)用

在講解本課程之前，書本對(duì)光纖通信做出了明確定義，即以光纖作為媒介的通信方式。用射線原理對(duì)光纖通信進(jìn)行分析，就是將光信號(hào)封閉進(jìn)纖芯中，使其沿著直線的方向傳播，使得包層和光纖的接觸面產(chǎn)生全反射來傳播光信號(hào)。同時(shí)在纖芯中形成導(dǎo)波，如果無法滿足全反射所需條件時(shí)，導(dǎo)波會(huì)出現(xiàn)中斷，即光纖中會(huì)產(chǎn)生輻射模，造成光信號(hào)的衰減。為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)光纖通信的認(rèn)知，可以借助于光聲信號(hào)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行電信號(hào)傳播，通過觀察電信號(hào)的變化，了解光纖通信的實(shí)際應(yīng)用原理。

1.1 光纖傳輸特性

因?yàn)楸菊滤w較多數(shù)學(xué)和電學(xué)知識(shí)，內(nèi)容復(fù)雜抽象，故而在講解時(shí)可引用動(dòng)畫演示不同類型光纖的傳輸特點(diǎn)和消耗過程中所導(dǎo)致的色散程度。除應(yīng)用多媒體教學(xué)外，還可利用光學(xué)仿真軟件對(duì)光纖的非線性特點(diǎn)進(jìn)一步說明，例如交叉相位調(diào)制以及自相位調(diào)制等，對(duì)于復(fù)雜的公式推導(dǎo)則可借助Optisystem程序進(jìn)行分析，可以通過使用該程序建立光鏈路，輸入不同頻率的光信號(hào)在不同的非線性媒介中產(chǎn)生不同頻率混頻效應(yīng)的光輸出信號(hào)，利用仿真軟件還能便于借助光譜儀來觀察發(fā)生混頻效應(yīng)后的圖像，操作簡(jiǎn)單且便于理解，以此來營造良好的學(xué)習(xí)氛圍。

1.2 光通信所需元件

該章主要講解應(yīng)用于光通信中的不同元器件的效用，與實(shí)際應(yīng)用在很大程度上相符。在講解本課時(shí)，可以組織學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，利用實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境和器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)教師可播放動(dòng)畫講解說明，便于同學(xué)們深入了解所用器件的工作原理，例如可將特殊物質(zhì)和抽象光之間的作用過程以動(dòng)態(tài)的形式播放出來，幫助學(xué)生理解半導(dǎo)體激光器的實(shí)際工作機(jī)理，培養(yǎng)學(xué)生們的抽象思維能力。

1.3 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和光纖通信

隨著工業(yè)信息化的不斷深入發(fā)展，近幾年來，光纖通信儼然已成為一門知識(shí)更新速度快和技術(shù)不斷成熟的學(xué)科，課本中目前所提及的技術(shù)主要有光交換、光放大、光分復(fù)用以及光接入網(wǎng)等技術(shù)，這些新出現(xiàn)的技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)發(fā)展到了相對(duì)成熟的地步，但尚有些新技術(shù)還待挖掘開發(fā)。在對(duì)此類技術(shù)進(jìn)行講解時(shí)，教師可以舉例近幾年的科研成果或討論熱點(diǎn)和同學(xué)們一起探討，將課前搜集好大量的數(shù)據(jù)資料展示給同學(xué)們，使其更能深刻地感知新型技術(shù)的發(fā)展之快以及其產(chǎn)生的巨大影響。由于光纖通信實(shí)驗(yàn)所需器材一般來說成本不低，故而，在允許學(xué)生實(shí)際操作之前進(jìn)行仿真分析及構(gòu)建模型十分必要。光波分復(fù)用技術(shù)作為光纖通信的重要核心，利用仿真軟件完成對(duì)超長系統(tǒng)的實(shí)體傳輸，可以模擬整個(gè)系統(tǒng)的性能，對(duì)光譜、誤碼分析儀以及示波器等設(shè)備進(jìn)行模擬仿真，便于檢測(cè)傳輸光信號(hào)過程中的重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)光波分復(fù)用系統(tǒng)提供有效參數(shù)參考。利用Optisystem軟件根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要設(shè)計(jì)合適的傳輸系統(tǒng)以減少光纖傳輸過程中的色散和損耗并用眼圖分析儀對(duì)通道的信號(hào)傳輸效能進(jìn)行分析，測(cè)量誤碼率及指數(shù)因子。學(xué)生在搭建仿真平臺(tái)和模型的過程中，可以有效增強(qiáng)自身對(duì)光纖通信技術(shù)的掌握。

2 優(yōu)點(diǎn)好處

多媒體技術(shù)和仿真軟件的結(jié)合在教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用，使得光纖通信內(nèi)容講解實(shí)現(xiàn)了聲文圖貌的結(jié)合，便于學(xué)生從多方面理解光纖通信的重要性和實(shí)際應(yīng)用意義，從而搭建自己的知識(shí)認(rèn)知結(jié)構(gòu)。仿真軟件在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中的優(yōu)點(diǎn)主要有：為學(xué)生提供更多的動(dòng)手機(jī)會(huì)，體現(xiàn)了培養(yǎng)技能人才的教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生在進(jìn)行仿真練習(xí)時(shí)可以不受器材的限制，結(jié)合所學(xué)知識(shí)充分發(fā)揮自己的想象力，體現(xiàn)了創(chuàng)新激發(fā)式教學(xué)；能幫助學(xué)生更加細(xì)心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生需要掌控好仿真調(diào)節(jié)的速度并仔細(xì)觀察速度變化過程中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；減少了重復(fù)性操作實(shí)驗(yàn)所容易造成的經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真教學(xué)通常來說不需要很貴的設(shè)備儀器，便于經(jīng)濟(jì)效益最大化，且能實(shí)現(xiàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)同等的教學(xué)效果；仿真軟件的教學(xué)應(yīng)用可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要作出靈活的變動(dòng)，解決了實(shí)際實(shí)驗(yàn)當(dāng)中各種器件缺失所帶來的弊端，學(xué)生可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自主模擬不同情境變化，觀察不同環(huán)境下所產(chǎn)生的的不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象，有利于培養(yǎng)學(xué)生多維思考能力。

3 結(jié)束語

總結(jié)來說，在光纖通信課程教學(xué)中加入仿真軟件能有效做到知識(shí)和實(shí)踐的連接，使得學(xué)生對(duì)這門課程產(chǎn)生更加深入的感性認(rèn)知，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生利用仿真軟件處理實(shí)際問題的能力，為學(xué)校節(jié)省了教學(xué)經(jīng)費(fèi)，便于用到更需要的科研或其他教學(xué)工作中去，仿真軟件在光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用達(dá)到了良好的教學(xué)效果。