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光纤通信的起源范文1
【关键词】光纤通信；现状；技术优势；分析
随着人们对信息的需求，Internet迅速发展，信息进行生产、传输和交换，信息高速公路建设已成为世界性热潮。其中传输宽带综合业务数字网（B-ISDN）最适合用光纤传输，其具有速度快、容量大、误差小的特点，光纤通信也将成为未来通信发展的主流。光纤通信是用光导纤维传输信号，其中光纤是由包层和内芯组成，外面的包层保护内芯，内芯比较细，甚至比一根头发丝还细，其数量级一般为几十微米或几微米。聚集在一起的光纤形成光缆，作为信息技术的重要支柱和核心，光纤通信是一个庞大的系统工程，需要各个组成部分相互推动和发展。
一、光纤通信技术的发展历史总结
上世纪六十年代开始的光纤通信技术最开始起源于国外，当时研制的光纤损耗高达400分贝/千米，后来，英国标准电信研究所提出，在理论上光纤损耗能够降低到20分贝/千米，然后，日本紧接着研制出通信光纤的损耗是100分贝/千米，康宁公司基于粉末法研制出了损耗在20分贝/千米以下的石英光纤，到最近的掺锗石英光纤的损耗降低至0.2分贝/千米，已经接近了石英光纤理论上提出的损耗极限。
近十几年来，光纤通信技术有了长足的进展，其中的新技术也不断被发掘，大大提高了传统意义上的通信能力，这使得光纤通信技术在更大的范围内得到了应用。
光纤通信技术是指把光波作为信息传输的载波，以光纤作为信息传输的媒介，将信息进行点对点发送的现代通信方式。光纤通信技术的诞生及深入发展是信息通信史上一次重要的改革。光纤通信技术从理论提出到工程领域的技术实现，再到今天高速光纤通信的实现，前后经历了几十年的时间。
由以上光纤通信技术的发展历程，可以把光纤通信技术分为大致五个阶段，即850纳米波段的多模光波，到1310纳米多模光纤，到1310纳米单模光纤，再到1550纳米单模光纤，最后是长距离进行传输的光纤通信技术。
二、光纤通信技术的现状研究
（1）光纤通信技术中的光纤接入技术。光纤接入网技术是信息传输技术的一个崭新的尝试，它实现了普遍意义上的高速化信息传输，满足了广大民众对信息传输速度的要求，主要由宽带的主干传输网络和用户接入两部分组成。其中后者起着更为关键的作用，即FTTH（意思是光纤到户），作为光纤宽带接入的最后环节，负责完成全光接入的重要任务，基于光纤宽带的相关特性，为通信接收端的用户提供了所需的不受限制的带宽资源。
（2）光纤通信技术中的波分复用技术。即WDM，充分利用了单模光纤低损耗区的优势，获得了大的带宽资源。波分复用技术基于每一信道光波的频率和波长不同等情况出发，把光纤的低损耗窗口规划为许多个单独的通信管道，并在发送端设置了波分复用器，将波长不同的信号集合到一起送入单根光纤中，再进行信息的传输，而接收端的波分复用器把这些承载着多种不同信号的、波长不同的光载波再进行分离。
三、光纤通信技术的分类
1、光纤光缆技术
光纤技术的进步可以从两个方面来说明： 一是通信系统所用的光纤； 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm（第一窗口）、1310nm（第二窗口）以及1550nm（第三窗口）。近几年相继开发出第四窗口（L波段）、第五窗口（全波光纤）以及S波段窗口。其别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。
2、光有源器件
光有源器件的研究与开发本来是一个最为活跃的领域，但由于前几年已取得辉煌的成果，所以当今的活动空间已大大缩小。超晶格结构材料与量子阱器件，目前已完全成熟，而且可以大批量生产，已完全商品化，如多量子阱激光器（MQW-LD，MQW-DFBLD）。
3、光无源器件
光无源器件与光有源器件同样是不可缺少的。由于光纤接入网及全光网络的发展，导致光无源器件的发展空前地热门。常规的常用器件已达到一定的产业规模，品种和性能也得到了极大的扩展和改善。所谓光无源器件就是指光能量消耗型器件、其种类繁多、功能各异，在光通信系统及光网络中主要的作用是： 连接光波导或光路； 控制光的传播方向；控制光功率的分配；控制光波导之间、器件之间和光波导与器件之间的光耦合；合波与分波；光信道的上下与交叉连接等。早期的几种光无源器件已商品化。其中光纤活动连接器无论在品种和产量方面都已有相当大的规模，不仅满足国内需要，而且有少量出口。光分路器（功分器）、光衰减器和光隔离器已有小批量生产。随着光纤通信技术的发展，相继又出现了许多光无源器件，如环行器、色散补偿器、增益平衡器、光的上下复用器、光交叉连接器、阵列波导光栅CAWG等等。这些都还处于研发阶段或试生产阶段，有的也能提供少量商品。按光纤通信技术发展的一般规律来看，当光纤接入网大规模兴建时，光无源器件的需求量远远大于对光有源器件的需求。这主要是由于接入网的特点所决定的。接入网的市场约为整个通信市场的三分之一。因而，接入网产品有巨大的市场及潜在的市场。
4、光复用技术
光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用（WDM）技术和光时分复用（OTDM）技术。光复用技术是当今光纤通信技术中最为活跃的一个领域，它的技术进步极大地推动光纤通信事业的发展，给传输技术带来了革命性的变革。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022个波长（能传输368亿路电话），近期的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长（包括光的偏振模色散复用，OPDM）。据1999年5月多伦多的Light Management Group Inc ofToronto演示报导，在一根光纤中传送了65536个光波，把PC数字信号传送到200m的广告板上，并采用声光控制技术，这说明了密集波分复用技术的潜在能力是巨大的。OTDM是指在一个光频率上，在不同的时刻传送不同的信道信息。这种复用的传输速度已达到320Gb/s的水平。若将DWDM与OTDM相结合，则会使复用的容量增加得更大，如虎添翼。
5、光放大技术
光纤通信的起源范文2
关键词：光纤通信；应用；发展趋势
中图分类号： TN929.11 文献标识码： A 文章编号：
前言
光纤通信是以光作为信息载体，以光纤作为传输媒介的通信方式。光导纤维通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。光纤通信作为一门新兴技术，在近30年来迅猛发展，给世界通信技术乃至国民经济、国防事业和人民生活带来了巨大变革。
光纤通信的优点
1、频带极宽，通信容量大
光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽，光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到10Gbps。
2、损耗低，中继距离长
目前，商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低；若将来采用非石英系统极低损耗光纤，其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离；对于一个长途传输线路，由于中继站数目的减少，系统成本和复杂性可大大降低。
抗电磁干扰能力强
光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料，不易被腐蚀，而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力，它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰，也不受人为释放的电磁干扰，还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。
无串音干扰，保密性好
光波在光纤中传输，因为光信号被完善地限制在光波导结构中，而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收，即使在转弯处，漏出的光波也十分微弱，即使光缆内光纤总数很多，相邻信道也不会出现串音干扰，同时在光缆外面，也无法窃听到光纤中传输的信息。
二、光纤通信网络技术及应用
1、光弧子通信
（1） 光弧子通信技术的起源及基本原理
弧子是一种特殊形式的超短脉冲，或者说是一种在传播过程中形状、幅度和速度都维持不变的脉冲壮行波。 光弧子脉冲能在光纤中保持传输。光脉冲在光纤中传输时有两种作用影响脉冲的传输，一种是光纤色散作用，光纤色散使光脉冲在时域上展宽，展宽到一定程度后将引起相邻脉冲的叠加，产生误码。 另一种是光纤的非线性作用，这种作用将引起光脉冲在频域上展宽，在时域上压缩，也影响光通信。 而光弧子是一种具有双曲正割形状的光脉冲，这种脉冲在光纤中传输是利用光线的群速度色散和非线性作用中的自相位调制两种影响达到平衡的情况下，从而能保持原来的形状传输。 利用光弧子这种特性，可以实现超长距离、超大容量的光通信，它的传输容量比当今最好的通信系统高出 1-2 个数量级，中继距离可达几百公里。
（2）光弧子通信技术的新进展
掺铒光纤放大器的问世，损耗问题得到了很好地解决，但是随着弧子脉冲源脉宽得越来越窄，色散作用越来越影响弧子的传输，于是对色散进行补偿成为一个紧要技术。 现有两大补偿技术：一类是弱色散和局部色散补偿，另一类是周期性全局强色散补偿。对工作在零色散波长处的单信道通信系统来说，光弧子通信系统的性能并不比工作常规系统更好。 但是工作常规系统容易收到群色散的影响，从而对其传输速率有所限制，特别是在多信道系统中，这种影响又将限制其传输容量。 而光弧子系统却可以将不同的波长的多信道复用到一根光纤中传输，因而，多信道光弧子通信系统具有广阔的应用前景。
2、全光通信网
（1） 全光网的概念
随着通信网传输容量的增加， 光纤通信技术也发展到了新的高度。 全光网是指用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，即数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而在其各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备。 在全光网中，由于没有电的处理，所以容许存在各种不同的协议和编码形式，使信号传输具有透明性。
全光网主要是由光网络层、电网络层构成 全光通信中采用
了光复用、光交换和其他的光处理技术，从而实现任何点与点之间的全程光信号的交互和传输。
（3）全光网的特点
全光网以波长来选择路由，对传输码率、数据格式以及调制方式具有透明性的优点。全光网不但可以与现有的通信网络兼容，还可以支持未来的宽带综合业务数字网以及网络的升级。全光网络具备可扩展性，网络可同时扩展用户、容量和种类。全光网络还具备可重构性，可以根据通信容量的需求，实现恢复、建立和拆除光波长连接，即动态的改变网络结构，可为突发业务提供临时连接，从而充分利用网络资源。由于全光网比现有的网络多了一个光网络层，而光网络层中有许多光器件，因此可靠性高，而维护费用降低。
三、光纤通信的发展趋势
1、向超高速系统的发展
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络，主要在北美，在欧洲、日本和澳大利亚也已开始大量应用。但是，10Gbps系统对于光缆极化模色散比较敏感，而已经铺设的光缆并不一定都能满足开通和使用10Gbps系统的要求，需要实际测试，验证合格后才能安装开通。它的比较现实的出路是转向光的复用方式。光复用方式有很多种，但目前只有波分复用(WDM)方式进入了大规模商用阶段，而其它方式尚处于试验研究阶段。
2、向超大容量WDM系统的演进
采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽，然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用率低于1％，还有99％的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一级光纤上传送，则可大大增加光纤的信息传输容量，这就是波分复用(WDM)的基本思路。基于WDM应用的巨大好处及近几年来技术上的重大突破和市场的驱动，波分复用系统发展十分迅速。目前全球实际铺设的WDM系统已超过3000个，而实用化系统的最大容量已达320Gbps(2×16×10Gbps)，美国朗讯公司已宣布将推出80个波长的WDM系统，其总容量可达200Gbps(80×2.5Gbps)或400Gbps(40×10Gbps)。实验室的最高水平则已达到2.6Tbps(13×20Gbps)。预计不久的将来，实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
3、实现光联网
上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量，但基本上是以点到点通信为基础的系统，其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话，无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路，光光联网既可以实现超大容量光网络和网络扩展性、重构性、透明性，又允许网络的节点数和业务量的不断增长、互连任何系统和不同制式的信号。由于光联网具有潜在的巨大优势，美欧日等发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研，特别是美国国防部预研局(DARPA)资助了一系列光联网项目。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。建设一个最大透明的、高度灵活的和超大容量的国家骨干光网络，不仅可以为未来的国家信息基础设施(NJJ)奠定一个坚实的物理基础，而且也对我国下一世纪的信息产业和国民经济的腾飞以及国家的安全有极其重要的战略意义。
结束语
今后随着社会经济的不断发展，作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长，一定会超过现有网络能力，推动通信网络的继续发展。因此，光纤通信技术在应用需求的推动下，一定不断会有新的发展。
参考文献
[1] 李海,宋元胜,吴玉蓉编著.光纤通信原理及应用.北京:中国水利水电出版社,
2005．
光纤通信的起源范文3
关键词：空间光孤子 时间光孤子 非局域非线性介质 光孤子通信
一、引言
人们对孤子现象的研究最早应该追溯到1834年8月，当时苏格兰科学家Russell偶然在狭窄的河道中观察到水的“孤立波”现象。1895年，荷兰数学家Korteweg和他的学生对浅水波的运动进行研究，建立了著名的KdV方程，并给出了方程的孤立解，从而证明了孤立波的存在。对于孤子领域的探索与研究可以使我们扩展对基本物理现象和原理的理解，世界上不少物理学家和数学家对之很感兴趣，直到20世纪70年代，由于光纤通讯的发展，光孤子的研究与探索才引起了人们的普遍关注，其理论及其应用均取得了很大的进展，在光通信、光子信息处理、全光网络等方面有着不可估量的广泛的应用前景。
二、孤子的简介
光孤子就其形成机制，可分为时间光孤子和空间光孤子，时间光孤子是因为光的群速度色散与非线性自相位调制相互平衡而形成的，由于其特有的一些性质，一直是通讯领域的研究热点；而空间光孤子是因为光束的衍射效应与非线性效应相互平衡而形成的，由于其在全关开关，光路由，光子信息处理，光逻辑门等方面的潜在应用，自上世纪中后期已经成为了研究的热门领域。
空间光孤子的种类繁多，内容非常丰富，按其直观特性可以分为亮孤子、暗孤子、灰孤子三类。根据材料对光场响应的不同非线性机理，可将空间光孤子分为克尔孤子，类克尔孤子，二次孤子，光折变孤子等，还可以根据其表现方式进行分类，这样的分类方法不直接与具体的材料发生联系，根据这种分类方法，可以将空间光孤子分为相干孤子，非相干孤子，离散孤子，非局域空间光孤子，时空孤子等。非局域空间光孤子是存在于空间非局域非线性介质中的空间光孤子，所谓空间非局域非线性介质，指的是介质中一点对光场的非线性响应，不仅仅与该点的光场有关，而且与空间中其他点的光场有关，材料的空间非局域性起源于物质内对光场响应的单元的空间相关性，若材料的这种相关性为零，则为局域性材料。因此，根据光束束宽与介质非线性响应函数相关长度的相对尺度，通常可将非局域程度分为四大类：局域类、弱非局域类、一般性非局域类、强非局域类。空间光孤子的研究很长时间都局限在局域介质方面，孤子在这类介质中传输满足局域非线性薛定谔方程，对它的精确求解需用到非常复杂的逆散射法。1997年，Snyder和Mitchell对光束在强非局域介质中的传输做了杰出的贡献，将复杂的非线性问题化为简单的线性问题。从此之后，非局域空间光孤子研究成为孤子研究领域的一大热点。
三、孤子的应用前景
因为时间光孤子的重要特性，所以在光孤子通信领域的前景巨大，光孤子通信是实现超长距离高速通信的重要手段，同时也被认为是第五代光纤通信系统。研究发现通过波分复用、偏振复用和正交偏振等技术可以使得光孤子系统中的有效码率提升到Tbit/s以上。随着光纤孤子激光器、光纤放大器等的技术日趋成熟，光孤子传输系统会向着全光纤孤子传输方向发展，且因为暗孤子受光纤损耗的影响相对于亮孤子会小些，所以暗孤子光纤通信也可能会成为未来光孤子通信的主导方向。
有关空间光孤子的理论和实验方面的研究都广泛进行着，且取得了卓越成果，在二次材料、光折变材料、向列相液晶、铅玻璃等不同的介质中都发现了空间光孤子，其中向列相液晶和铅玻璃则陆续被证明是强非局域非线性材料，成为了近十几年来的研究焦点。对空间光孤子的研究不仅使得我们扩展了对基本物理现象与原理的理解，更重要的是空间光孤子本身在光子（全光）信息处理（全光开关，全光互联，光路由以及全光逻辑光路等）方面有着广泛的应用前景。在实现高速率、大容量全光网络和光计算时，光子信息处理技术是必不可少的关键技术单元。而全光网络和光计算机的关键是全光控制技术，空间光孤子理论则是全光控制技术的基础原理之一，因此对空间光孤子特性的全面研究和彻底掌握具有非常重要的价值。
光孤子不仅在应用方面有着广阔的前景，而且在物理的一些基础理论的探讨、验证及概念的深化等方面也有着重要的意义。
四、结语
在物理学的发展史上，理论与实验工作的结合往往会带给研究者们新的发现，光孤子的研究正证实了这一点。虽然光孤子传输要真正实用化尚有许多问题需要解决，但随着人们对光孤子认识的近一步加深以及相关科学技术的发展，光孤子的理论价值和实用价值将会进一步被挖掘出来。
参考文献：
[1]谷超豪.孤子理论与应用.杭州：浙江科学技术出版社，1990.
[2]R.W.Boyd. Nonlinear optics. New York：Academic Press，Inc.，1992.
[3]W. Hu，T. Zhang，Q. Guo，et al.. Nonlocality-controlled interaction of spatial soliton in nematic liquid crystals[J].Appl Phys Lett，2006，89（7）：071111.
[4]M Peccianti，C Conti，G Assanto. Interplay between nonlocality and nonlinearity in nematic liquid crystals[J]. Opt Lett，2005，30（4）：415.
[5]A.W.Snyder， D.J.Mitchell，Accessible solitons[J]. Science， 1997，276（6）：1538-1541.
光纤通信的起源范文4
关键词 案例式教学 通信大类合训 军事通信系统
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.12.056
Preliminary Study On Case-based Teaching
FANG Hua，TONG Xinhai，LU Xiping， GUO Daoxing
（Institute of Communications Engineering， PLA University of Science and Technology， Nanjing， Jiangsu 210007）
Abstract The characteristics of the course "military communication system" and the joint training students major in communication are analyzed deeply. On the basis of this， the specific implementation process and the effect of the case-based teaching are given. Finally， the experience of teaching reform is summarized， and the aspects of further improvement and perfection are put forward.
Key words case-based teaching； joint-training students； military communication system
1 通信大类合训本科学员特点
最新培养方案不再像以前一样细分通信工程、电子工程等专业类别，而是以信息与通信工程、电子科学与技术、控制科学与工程、电气工程等学科为支撑，从通信大类出发，基于通才教育，创新课程体系，进一步强化军政训练，突出学为主体，注重形成特色。在专业业务方面的要求是通过通信大类特色教育训练，使学员掌握通信兵必备的通信知识，熟悉专业方向的业务知识，具有运用理论知识解决实际问题的能力；了解通信工程新技术、新装备的前沿知识，了解通信装备在部队的实际应用及部队军事训练情况；初步具有指技兼备的综合素质，为下一步“分流”阶段的任职教育打下坚实基础。①培养方案的调整也使得学员的需求发生了变化，他们最主要的任务是尽快掌握满足第一任职需要的基本技能，在这么短的时间内要达到这个要求，毫无疑问提高军事理论和军事基础素质的训练将占用大部分时间。经过和学员的接触和交流，发现他们具有如下特点：（1）求知欲比较旺盛，特别对军事知识很感兴趣；（2）重大任务较多，课外能用于课程学习的时间不多；（3）平时上网获取资料的途径比较受限；（4）希望能尽量接触实装，学的内容能适应任职需要。
2 “军事通信系统”课程分析
本课程主要讨论在军事通信中常见的通信手段，例如卫星通信、光纤通信、微波中继通信、短波通信、散射通信等。通过课程学习，目的是使学员能全面了解通信系统的组成、关键技术及其在军事通信中的应用。②本门课程的特点是涉及系统多，知识面广，但学时非常有限。要想取得较好的教学效果，就必须要针对授课对象的特点精选教学内容，内容上尽可能贴近实装，为到分流院校进一步学习实际装备打下理论基础。
3 案例式教学方法
针对授课对象和本课程的特点，首先总结了以往主要采用的教学手段。过去的教学实践中主要采用了如下的方法：
（1）教员主讲的灌输式方法。这是传统的教学方法，主要依赖于教员授课经验。好的教员能把知识点讲得很透彻，如果学员上课能认真听、课后能认真复习，就能取得比较好的效果。但根据以往经验，往往存在的问题是很多学员认为这门课只是泛泛而谈，满足于考前突击背一背，并不能深刻理解各系统的特点及应用。
（2）部分章节让学员为主进行讲授、教员点评总结的“翻转课堂”法。例如，根据学员选修的情况，拿出《卫星通信》、《短波超短波通信》的部分章节，让学员自行去查找资料、设计课件并实施课堂授课。这种方法好处是学员对自己参与准备的章节有了更深入的理解，积极性有很大提高。但也存在一些问题，例如很多学员对其他人准备的内容不关心，只是想完成分配给自己的那部分任务。还有部分学员可能自己对知识点已经理解清楚了，但讲出来时又有问题，要么讲不清楚，要么拖拖拉拉讲不到重点。
以上两种教学方法各有优缺点，笔者认为第二种方法比较适合课余时间充分、获取资料途径通畅的班次。考虑到本次授课对象的特点，本次教改主要针对第一种传统教学法进行改革。第一种教学方法主要问题是学员处于被动位置，属于被填鸭的对象，一般参与程度较低，因此必须想办法吸引学员主动参与。案例式教学法能较好地满足这一需求。
光纤通信的起源范文5
关键词：新课标；高中物理；问题情境；创设
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2016）13-0256-151
DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.13.036
高中物理这门学科旨在要提高学生的分析问题与解决问题的能力。当问题情境被应用到高中物理教学中的时候，教师要与实际教学内容有机结合起来，创设相关的问题情境，将学生内心的学习兴趣激发出来，提高学生学习物理的效率。
一、结合实际生活来创设问题情境
物理与实际生活有着非常密切的联系，因此在教学过程中，教师要尽可能选择与学生实际生活密切联系的素材，并将这些素材引入到物理课堂中。尤其是那些学生在实际生活中经常遇到的问题，但是却无法解释的问题，这容易激发起学生的求知欲，调动学生解决问题的及积极性。
比如，当教师要讲解“光的折射、折射率”这一教学内容的时候，教师可以将生活中存在的光的折射这一实例呈现在学生的面前，如将筷子放入水杯的时候，为什么肉眼看到筷子好像折断了？在初中阶段，学生已经初步接触了“光的折射”这一概念，本节课通过这样一个生活实例来创设问题情境，既引导学生巩固了初中阶段所学的知识，又引发学生思考，引出本节课所学的新内容——折射率。因此，在高中物理教学中，教师要在实际生活的基础上来创设问题情境，激发学生回答问题的兴趣，营造高效的物理课堂。
二、通过简易实验来创设问题情境
物理离不开实验，因此学生必须要具备观察力和实验操作能力。在高中物理教学过程中，教师要多做实验，将各种各样的物理现象都呈现在学生的面前，而不是着急将物理结论告诉学生。高中物理教师要将演示实验与学生实际操作结合起来创设问题情境，这样的问题情境具有真实性、直观性的特点。只要教师所选择的实验比较合适，那么学生就会产生疑问，就能激发学生的思维。
三、运用多媒体技术创设问题情境
多媒体本身集动画、视频、声音等优势于一身，为此教师要灵活运用多媒体，将多媒体的优势都发挥出来。在高中物理课堂上，教师要借助多媒体来展示物理现象背后所隐藏的奥秘。当学生的听觉、视觉等感官被调动起来之后，学生的思维就活跃起来，那么学生的问题也油然而生。有一些物理现象的发生只在一瞬间，不容易被学生观察到，为此，教师可以借助多媒体课件的分解性、再现性等功能来将这一物理现象变缓慢，方便学生的观察。
比如，当教师要讲解“串联电路和并联电路”这一教学内容的时候，为了能够让学生对串联电路、并联电路有更为准确的认识，教师可以借助多媒体放映家庭照明电路中用电器工作情况，让学生分析其是串联电路还是并联电路。在多媒体演示的过程中，教师要创设问题情境，即小彩灯的发光呈现出哪些现象呢？家庭电路中用电器是怎样工作的？教师通过让学生观察小彩灯的发光现象及家庭电路中用电器的工作情况，将学生的求知欲激发出来。
四、借助物理学史来创设问题情境
在物理教学过程中，教师可以适当给学生讲述发生在物理学家身上的故事，让学生认识到几乎每一项重大发明都源于创造性思维，然而创造性思维却来源于问题。在问题的引领下，物理学家会通过观察、实验等方式来解决问题。从本质上来讲，解决问题就是一个发明、创造的过程。
比如，当教师要讲解“牛顿第一定律”这一教学内容的时候，要给学生介绍牛顿发现牛顿第一定律的起源，即当牛顿看到苹果从树上掉下来之后，于是他开始思考：为什么苹果会从树上掉下来呢？在这个问题的驱使下，牛顿开始了实验，在实验的过程中他发现了万有引力定律。因此，在物理课堂上，教师要将物理学家的这些故事作为创设问题情境的基础，这样做不仅可以将学生学习物理的兴趣激发出来，还可以让学生养成严谨、求真务实的态度，最终引导学生形成正确的价值观。
五、利用科技研究来创设问题情境
现阶段，在科学技术快速发展的背景下，人们将目光放在科技研究上。鉴于此，高中物理教师要巧用科技研究来创设问题情境，这样做不仅可以将学生的学习兴趣激发出来，还可以增强学生的社会责任感。像纳米技术、光纤通信等新名词吸引了学生的注意力，也让学生对它们产生了好奇。甚至有的学生会提出这样的问题，如什么是纳米技术呢？光纤通信有哪些优越性呢？教师通过将这些问题作为主线来开展教学活动，这不仅拓宽了学生的视野，还提升了学生摄取新信息的能力。
六、通过矛盾、错误经验创设问题情境
在高中物理教学中，教师要从学生所积累的生活经验出发，发现学生所积累的生活经验中存在的不足，并以此为基础来创设疑问，引发学生已有观念与物理规律产生冲突，激发学生的思考动力，权衡知识的“同化”与“顺应”，最终提升学生的能力。
光纤通信的起源范文6
伴随着移动通信市场的快速发展,用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求,希望享受更为丰富和高速的通信业务。发展无线通信需要综合运用各种技术手段,从全局和长远的眼光出发,采取一体化的思路规划和建设网络。发挥不同技术的个性,综合布局,解决不同区域、不同用户群对业务的不同需求,达成无线通信的整体优势和综合能力。同时由于第二代移动通信无线频率资源日趋紧张,已不能满足长期的通信需求发展需要。
二、移动通信的发展历程
第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的,它完成于20世纪90年代初。第一代移动通信系统是基于模拟传输的,其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。
第二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。在GSM?Phase2+?阶段中,采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术,引入智能天线技术、双频段等技术,有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM?系统容量不足的缺陷;从而使GSM?功能得到不断增强,初步具备了支持多媒体业务的能力。尽管2G技术在发展中不断得到完善,但随着用户规模和网络规模的不断扩大,频率资源己接近枯竭,语音质量不能达到用户满意的标准,数据通信速率太低,无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。
三、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。?从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。
四、无线技术的应用及展望
目前,在电网系统通信中仍然以具有高传输率、高带宽、高可靠性等特性的光纤通信为主,但随着电网对灾难应急、配网自动化、办公智能化等需求的提出,无线通信将以其迅速部署、不受地面限制等特点寻求到在电力系统通信中的应用。因此,无线通信可以成为电力系统通信的一个重要补充手段,为电力系统构建综合通信网提供非常重要的一个部分。
1.第三代移动通信系统概述
第三代移动通信系统(3G),也称IMT2000,是正在全力开发的系统,其最基本的特征是智能信号处理技术,智能信号处理单元将成为基本功能模块,支持话音和多媒体数据通信,它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务,例如高速数据、慢速图像与电视图像等。如WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbps,在用户高速移动时最大支持144Kbps,所占频带宽度5MHz?左右。?但是,第三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三大分支,共同组成一个IMT?2000家庭,成员间存在相互兼容的问题,因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信;再者,3G的频谱利用率还比较低,不能充分地利用宝贵的频谱资源;第三,3G支持的速率还不够高,如单载波只支持最大2Mbps?的业务,等等。这些不足点远远不能适应未来移动通信发展的需要,因此寻求一种既能解决现有问题,又能适应未来移动通信的需求的新技术(即新一代移动信:next?generation?mobile?communication)是必要的。
第三代移动通信技术的基本特点:①全球统一频段,统一标准,全球无缝覆盖和漫游。②频谱利用率高。③在144kbps(最好能在384kbps)能达到全覆盖和全移动性,还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务。④支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信。⑤有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力。⑥适应多用户环境,包括室内、室外、快速移动和卫星环境。⑦安全保密性能优良。⑧便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡。⑨可与各种移动通信系统融合,包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通信等。⑩终端(手机)结构简单,便于携带,价格较低。
2.第四代移动通信系统
4G系统中有两个基本目标:一是实现无线通信全球覆盖;二是提供无缝的高质量无线业务。目前正在构思中的4G通信具有以下特征:①网络频谱更宽。要想使4G通信达到100Mbps的传输速率,通信运营商必须在3G网络的基础上进行大幅度的改造,以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究,每个4G信道将占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA?3G网络的20倍;②通信速度更快。人们研究4G通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移动终端访问Internet的速率,因此,4G通信最显着的特征就是它有更快的无线传输速率。据专家估计,第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到10M~20Mbps,最高可以达到100Mbps;③通信更加灵活。从严格意义上说,4G手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴,因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一而已。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破,可以想象的是,眼镜、手表、化妆盒、旅游、鞋都有可能成为4G终端;④智能性更高。第四代移动通信的智能性更高,不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化,更重要的是4G手机可以实现许多目前还难以想象的功能;⑤兼容性更平滑。要使4G通信尽快地被人们接收,还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到4G通信。因此,从这个角度来看,4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3G平稳过渡等特点。
总之,随着新问题、新要求的不断出现,?第四代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展规律和第四代通信技术的优点,我们相信,不远的将来,人们将不受时间、地点限制,可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。
参考文献:
[1]胡可刚,王树勋,刘立宏.移动通信中的无线定位技术[J].吉林大学学报,2005,23
