Đề cương chi tiết Thông tin quang - Khoa điện tử - Trường Đại học kinh tế - Kỹ thuật công nghiệp

Nội dung text: Đề cương chi tiết Thông tin quang - Khoa điện tử - Trường Đại học kinh tế - Kỹ thuật công nghiệp

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: THÔNG TIN QUANG 1. THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): THÔNG TIN QUANG Tên học phần (tiếng Anh): OPTICAL COMUNICATION Mã môn học: 36 Khoa/Bộ môn phụ trách: Kỹ thuật viễn thông Giảng viên phụ trách chính: Th.S Bùi Thị Phượng Email: btphuong@uneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: Th.S Trần Thu Hương, Th.S Nguyễn Mai Anh, Th.S Ninh Văn Thọ Số tín chỉ: 4 (48, 24, 60, 120) Số tiết Lý thuyết: 48 Số tiết TH/TL: 24 48+24/2 = 15 tuần x 4 tiết/tuần Số tiết Tự học: 60 Tính chất của học phần: Bắt buộc Học phần tiên quyết: Không Học phần học trước: Không Các yêu cầu của học phần: Sinh viên có tài liệu học tập 2. MÔ TẢ HỌC PHẦN Học phần Thông tin quang là học phần bắt buộc, thuộc phần kiến thức chuyên ngành trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật điện tử viễn thông. Học phần trang bị cho người học kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về nguyên lý làm việc của các hệ thống thông tin quang, các loại sợi quang, các bộ phát quang, thu quang, các linh kiện trong hệ thống thông tin quang. Từ các kiến thức có được giúp người học có thể vận hành khai thác, sửa chữa, bảo dưỡng các hệ thống quang trong thực tế. Trang bị các kiến thức giúp người học xây dựng, thiết kế hệ thống thông tin quang, tính toán các thông số bộ phát quang, thu quang, suy hao đường dây, thông số của các bộ khuếch đại. 1
2. 3. MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Nắm được các nội dung cơ bản về hệ thống thông tin quang: ánh sáng, đặc tính của ánh sáng, sợi quang và đặc tính truyền dẫn ánh sáng trong sợi quang. Phân tích được nguyên lý hoạt động và các thông số kỹ thuật của thiết bị phát quang, thu quang. Phân tích được nguyên lý khuếch đại quang và tính toán các thông kỹ thuật của khuếch đại quang Thiết kế hệ thống WDM. Kỹ năng Xác định được các thông số kỹ thuật của thiết bị phát quang, thu quang và khuếch đại quang Thực hiện được các phương pháp thiết kế hệ thống truyền dẫn quang Xác định được các mô hình kiến trúc, công nghệ truyền dẫn, và nguyên lý hoạt động, dịch vụ của các mạng thông tin quang. Phẩm chất đạo đức và trách nhiệm Rèn luyện được tác phong làm việc nghiêm túc, khoa học, tự học và tự nghiên cứu Rèn luyện ý thức về vai trò của học phần trong bối cảnh kinh tế, xã hội trong nước, toàn cầu Rèn luyện trong học tập để đáp ứng nhu cầu nghề nghiệp của xã hội. 4. CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN Mã Mô tả CĐR học phần CĐR của CĐR Sau khi học xong môn học này, người học có thể: CTĐT G1 Về kiến thức G1.1.1 Nắm được các khái niệm cơ bản ánh sáng, và đặc tính của ánh sáng. 1.4.1 Phân tích được các thành phần trong sơ đồ khối của hệ thống thông tin G1.1.2. 1.4.1, 1.4.2 quang. Nắm được cấu tạo của sợi quang và các đặc tính truyền dẫn của ánh G1.1.3 1.4.1, 1.4.2 sáng trong quang sợi Phân tích được nguyên lý biến đổi quang điện và đặc tính kỹ thuật của G1.2.1 1.4.1, 1.4.2 nguồn quang Phân tích được nguyên lý thu quang và đặc tính kỹ thuật của G1.2.2. 1.4.1, 1.4.2 photodiode G1.2.3 Phân tích được nguyên lý khuếch đại quang và tính toán các thông kỹ 1.4.1, 1.4.2 2
3. thuật của khuếch đại quang. G1.2.4 Phân tích hệ thống WDM 1.4.1, 1.4.2 G1.2.5 Thiết kế hệ thống WDM 1.4.1, 1.4.2 G2 Về kỹ năng Xác định được các thành phần trong sơ đồ hệ thống thông tin quang. G2.1.1 Đặc điểm của sợi quang và đặc tính truyền dẫn của ánh sáng trong 2.1.1 quang sợi. Xác định được các thông số kỹ thuật của thiết bị phát quang và thu G2.1.2 2.1.1, 2.1.2 quang 2.1.1, G2.1.3 Xây dựng được hệ thống truyền dẫn quang. 2.1.2, 2.1.3 Xác định được loại quang sợi cần dùng cho các hệ thống truyền dẫn 2.1.1, G2.2.1 quang khác nhau. 2.1.2, 2.1.3 G3 Phẩm chất đạo đức và trách nhiệm nghề nghiệp G3.1.1 Rèn luyện tính chủ động trong học tập và nghiên cứu 3.1.1 G3.1.2. Chủ động cập nhật công nghệ, kỹ thuật trong hệ thống thông tin quang 3.1.2 Có trách nhiệm trong học tập để đáp ứng nhu cầu nghề nghiệp của xã G3.2.1 3.2.1 hội 3
4. 5. NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Số Số Tài liệu Tuần Nội dung tiết tiết học tập, thứ LT TH tham khảo Chương 1 : Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang 1.1. Lịch sử phát triển hệ thống thông tin quang 1.2. Giới thiệu hệ thống thông tin quang điển hình 1 3 1,2,3,4,5,6 1.2.1. Sơ đồ cơ bản của hệ thống thông tin quang 1.2.2. Ưu nhược điểm của hệ thống thông tin quang 1.3. Ứng dụng và xu hướng phát triển Chương 2: Sợi quang 2 2.1. Một số vấn đề cơ bản về ánh sáng 2.1.1. Sóng điện từ 3 1,2,3,4,5,6 2.1.2. Quang hình 2.1.3.Lượng tử 2.2. Mô tả quang hình quá trình truyền ánh sáng trong sợi quang 3 2.2.1. Cấu tạo cơ bản của sợi quang 3 1,2,3,4,5,6 2.2.2. Khẩu độ số 2.2.3. Phân loại sợi quang 2.3. Các đặc tính truyền dẫn của sợi quang 2.3.1. Suy hao 4 3 1,2,3,4,5,6 2.3.2.Tán sắc 2.4. Các loại sợi quang Chương 3: Bộ phát quang 3.1.Nguyên lý chung về biến đổi quang điện 1,2,3,4,5,6 5 3.1.1. Mức năng lượng 3 3.1.2. Các nguyên lý về biến đổi quang điện 3.1.3. Vùng năng lượng 4
5. Số Số Tài liệu Tuần Nội dung tiết tiết học tập, thứ LT TH tham khảo 3.1.4. Nguồn quang bán dẫn 3.2. LED 3.2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 3.2.2. Đặc tuyến P-I của LED 3.2.3. Đặc tính phổ của LED 3.3. LASER 3.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Laser 3.3.2. Hốc cộng hưởng Fabry – Perot 3.3.3. Đặc tính của Laser 6 3.4. Các đặc tính kỹ thuật của nguồn quang 3 1,2,3,4,5,6 3.4.1. Đặc tuyến P – I của nguồn quang 3.4.2. Góc phát quang 3.4.3. Độ rộng phổ 3.4.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ Chương 4. Bộ thu quang 4.1. Khái niệm cơ bản 4.2. Linh kiện biến đổi quang – điện bán dẫn 7 4.2.1. Photodiode P – N 3 1,2,3,4,5,6 4.2.2. Photodiode PIN 4.2.3. Photodiode APD 4.3. Đặc tính kỹ thuật của photodiode 8 Chương 5. Khuếch đại quang 5.1. Tổng quan về khuếch đại quang 5.1.1. Giới thiệu khuếch đại quang 5.1.2. Nguyên lý khuếch đại quang 3 1,2,3,4,5,6 5.1.3. Phân loại khuếch đại quang 5.1.4. Các thông số kỹ thuật của khuếch đại quang 5.1.5. Ứng dụng của khuếch đại quang 9 Chữa bài tập + Kiểm tra 0 6 1,2,3,4,5,6 5.2. Bộ khuếch đại quang bán dẫn (SOA) 3 1,2,3,4,5,6 5
6. Số Số Tài liệu Tuần Nội dung tiết tiết học tập, thứ LT TH tham khảo 5.2.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động 10 5.2.2. Đặc tính của bộ khuếch đại 5.2.3 Nhiễu xuyên âm trong SOA 5.2.4. Ưu khuyết điểm và ứng dụng của SOA 11 5.3 Bộ khuếch đại quang RAMAN (RA) 5.3.1. Nguyên lý hoạt động 3 1,2,3,4,5,6 5.3.2. Độ rộng băng tần và hệ số khuếch đại 5.3.3. Ưu khuyết điểm của khuếch đại RAMAN 12 Chương 6. Hệ thống thông tin quang WDM 6.1 Mô hình hệ thống thông tin quang WDM 6.1.1 Sơ đồ khối của hệ thống 3 1,2,3,4,5,6 6.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của hệ thống thông tin quang 13 6.1.3 Các thiết bị trong hệ thống thông tin quang a) Bộ ghép, tách tín hiệu b) Bộ isolator, circulator 3 1,2,3,4,5,6 c) Bộ lọc quang d) Bộ ghép, tách kênh bước sóng e) Bộ chuyển mạch quang f) Bộ chuyển đổi bước sóng 14 6.2 Thiết kế mạng thông tin quang 6.2.1 Cơ sở thiết kế hệ thống 3 1,2,3,4,5,6 6.2.2 Hệ thống bị giới hạn bởi suy hao 6.2.3 Hệ thống giới hạn bởi tán sắc 15 Chữa bài tập + Kiểm tra 0 6 1,2,3,4,5,6 6
7. 6. MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Mức 1: Thấp Mức 2: Trung bình Mức 3: Cao ( Các tiêu chí trong Chuẩn đầu ra của học phần xem trong bảng mã hóa CĐR của CTĐT và CĐR của học phần) Chuẩn đầu ra học phần Chương Nội dung giảng dạy G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G1.2.1 G1.2.2 G1.2.3 G1.2.4 G1.2.5 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.2 G3.1.3 G3.2.1 Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật thông tin quang 1.1. Lịch sử phát triển hệ 2 2 2 2 2 2 thống thông tin quang 1 1.2. Giới thiệu hệ thống thông 2 2 2 2 2 2 tin quang điển hình 1.3. Ứng dụng và xu hướng 2 2 2 2 2 phát triển Chương 2: Sợi quang 2.1. Một số vấn đề cơ bản về 2 2 2 2 2 ánh sáng 2 2.2. . Mô tả quang hình quá trình truyền ánh sáng trong 2 2 2 2 2 sợi quang 7
8. Chuẩn đầu ra học phần Chương Nội dung giảng dạy G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G1.2.1 G1.2.2 G1.2.3 G1.2.4 G1.2.5 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.2 G3.1.3 G3.2.1 2.3. Các đặc tính truyền dẫn 2 2 2 2 2 của sợi quang 2.4. Các loại sợi quang 2 2 2 2 2 2 Chương 3: Bộ phát quang 3.1. Nguyên lý chung về biến 2 2 2 2 2 đổi quang điện 3 3.2. LED 2 2 2 3.3. LASER 2 2 2 2 3.4. Các đặc tính kỹ thuật của 3 3 2 2 2 nguồn quang Chương 4: Bộ thu quang 4.1. Khái niệm cơ bản 2 2 2 4.2. Linh kiện biến đổi quang – 4 2 2 2 điện bán dẫn 4.3. Đặc tính kỹ thuật của 3 3 2 2 photodiode 5 Chương 5: Khuếch đại quang 8
9. Chuẩn đầu ra học phần Chương Nội dung giảng dạy G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G1.2.1 G1.2.2 G1.2.3 G1.2.4 G1.2.5 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.2 G3.1.3 G3.2.1 5.1. Tổng quan về khuếch đại 2 2 2 2 quang 5.2. Bộ khuếch đại quang bán 2 2 2 dẫn (SOA) 5.3. Bộ khuếch đại quang 2 2 2 2 RAMAN (RA) Chương 6. Hệ thống thông tin quang WDM 6.1 Mô hình hệ thống thông 2 2 2 2 2 2 2 6 tin quang WDM 6.2 Thiết kế mạng thông tin 2 2 2 2 3 3 3 quang 7. PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Điểm Quy định Chuẩn đầu ra học phần thành (Theo QĐ số 686/QĐ- TT phần ĐHKTKTCN ngày G1.1.1 G1.1.2 G1.1.3 G1.2.1 G1.2.2 G1.2 .3 G1.2.4 G1.2.5 G2.1.1 G2.1.2 G2.1.3 G2.2.1 G3.1.2 G3.1.3 G3.2.1 G1.1.1 (Tỷ lệ %) 10/10/2018) 1 Điểm quá 1. Kiểm tra định kỳ lần 1 x x x x x x 9
10. trình + Hình thức: Tự luận trên giấy (40%) + Thời điểm: sau khi học hết chương 1,2 + Hệ số: 2 2. Kiểm tra định kỳ lần 2 + Hình thức: Tự luận trên giấy + Thời điểm: sau khi học hết x x x x x chương 3,4 + Hệ số: 3. Kiểm tra định kỳ lần 3 + Hình thức: Tự luận trên giấy. x x x x x x x + Thời điểm: sau khi học hết chương 5,6 + Hệ số: 2 4. Kiểm tra thường xuyên + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm tra 15 phút, hỏi đáp, bài tập trên lớp x x x x x x x x x x x x x + Số lần: Tối thiểu 1 lần/sinh viên + Hệ số: 1 10
11. 5. Kiểm tra chuyên cần + Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham gia học trên lớp x x x x x x x x x x x x x + Số lần: 1 lần, vào thời điểm kết thúc học phần + Hệ số: 3 Điểm thi + Hình thức: Tự luận trên giấy kết thúc + Thời điểm: Theo lịch thi học 2 x x x x x x x x x x x x x học phần kỳ (60%) + Tính chất: Bắt buộc 11
12. 8. PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC  Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các thí nghiệm trong giảng dạy.Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản hồi kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính m i chương.  Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Phương pháp thuyết trình; Phương pháp thảo luận nhóm; Phương pháp mô phỏng; Phương pháp minh họa; Phương pháp miêu tả, làm mẫu.  Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau dồi kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận.  Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau. 9. QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1. Quy định về tham dự lớp học  Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học. Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý.  Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay không có lý do đều bị coi như không hoàn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau.  Tham dự các tiết học lý thuyết  Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn giáo trình, các bài tập thảo luận nhóm, các bài tập giảng viên giao.  Tham dự kiểm tra giữa học kỳ  Tham dự thi kết thúc học phần  Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học 9.2. Quy định về hành vi lớp học  Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy. Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm.  Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định. Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học.  Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học.  Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học. 12
13. 10. TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1. Tài liệu học tập: [1]. Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang Tập 1, NXB Bưu Điện, 2008. [2]. Vũ Văn San, Hệ thống thông tin quang Tập 2, NXB Bưu Điện, 2008 10.2. Tài liệu tham khảo: [3]. Trần Đức Hân, Nguyễn Minh Hiển, Cơ sở kỹ thuật Laser, NXB Giáo dục, 2010 [4]. Tài liệu học tập thông tin quang, Khoa Điện tử [5] Cao Hồng Sơn, Các giải pháp công nghệ mới trong mạng chuyển mạch gói và Burst quang, NXB Thông tin và truyền thông, 2014. [6] Hoàng Ứng Huyền, Kỹ thuật thông tin quang, NXB Tổng cục bưu điện, 1993. 11. HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN  Các Khoa, Bộ môn phổ biến đề cương chi tiết cho toàn thể giáo viên thực hiện.  Giảng viên phổ biến đề cương chi tiết cho sinh viên vào buổi học đầu tiên của học phần.  Giảng viên thực hiện theo đúng đề cương chi tiết đã được duyệt. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Trưởng khoa Trưởng bộ môn Người biên soạn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Bùi Huy Hải Đặng Thị Hương Giang 13