1. 研究目的与意义（文献综述）
光纤通信是现代通信的重要技术，光纤通信课程系统性强、工程概念多，传统的实验教学方法和手段已经越来越不能满足实际的要求。在光纤通信课程中，通常将光纤、光源、发射机、接收机等分别讲解，较少对模块进行系统层面介绍，而引用OptiSystem软件设计实验，可将光源特性、光纤波导传输、波分复用技术和光纤放大器等重点知识以另一种方式呈现，成为知识的补充。通过软件仿真的方法弥补实验硬件的不足，将业内领先的光通信仿真软件OptiSystem应用到课程教学中[1]。OptiSystem可以协助规划、测试和模拟几乎传输层所有的光纤系统，包括局域网、城域网和广域网，也提供了从组件到系统各个层面的传输层光通信系统设计和规划，并仿真出分析结果和应用。应用新的实验教学手段改革课程的实验教学模式、改善实验教学效果、提高实验教学质量能优化实验教学方案，使培养模式具有科学性和创新性，结合了通信原理、计算机接口与技术、计算机网络、信息传输技术、信息交换技术、传感器技术、数字信号处理等专业核心课程，完成多个学科交叉。运用OptiSystem仿真软件进行光纤通信实验项目设计，很好地弥补了缺少硬件实验器件所带来的不足，丰富了实验教学内容；同时，节省了实验课堂教学时间，加深了学生对系统理论知识的理解和提高了他们的知识运用能力[2-3]。
目前在国内OptiSystem软件应用于光纤通信内容丰富，进行光纤通信的辅助教学设计以及探究光通信系统设计的可行性及性能验证[4-6]。如半导体激光器的特性测试[7]，波分复用系统的模拟搭建以及大型通信网络组网的设计都需要使用OptiSystem仿真软件进行模拟。此外，OptiSystem和MATLAB协同仿真辅助实现光学反馈环路以及仿真OFDM信号产生与传输的实验[8]，进行自由空间光通信系统的改进。将设计模型利用OptiSystem还原模拟仿真，得到数据并与实际物理模型对比图表等，在软件更改参数便利的条件下对实际设计进行性能优化设计也是一大应用。国外更多使用OptiSystem进行光通信系统的探索与改进，如优化WDM/OTDM的最佳调试格式和性能[9]，对新型OCDMA二维对角线编码算法[10]进行软件仿真以验证其有效性，对在现实中难以解决干扰问题的可见光通信系统进行理想化仿真等。
2. 研究的基本内容与方案
本设计使用OptiSystem仿真软件进行光纤通信课程的相关实验设计，对需要在实验室完成的实验进行合理改动并利用仿真软件重现和完成。包括光发射机、光接收机实验；模拟信号、数字信号光纤传输实验；光纤综合传输实验。需要了解《光纤通信》课程内容及实验要求，掌握OptiSystem软件的操作及使用方法。了解激光器P-I特性，掌握光源特性曲线测试方法；掌握光发射机消光比、光功率的指标及测试方法；掌握光接收机灵敏度的指标要求，掌握误码仪的使用；测量不同信号的光调制系统性能，了解观测PN序列，掌握CMI编译码原理并搭建相关光纤传输系统，了解掌握扰码和解扰码原理；了解掌握光纤时分复用/波分复用及解复用，了解组网系统架构及原理，搭建综合传输系统；了解OCDMA原理、PCM编码等。
光发射机实验，首先在OptiSystem将序列发生器、脉冲发生器、激光器及PIN光电检测器连接成为一个小型的发射-接收系统。使用光功率计、示波器等监测发射机并仿真得到数据，完成光源P-I特性测试、消光比测试及光功率测试；光接收机与其类似，光功率计及误码仪监测接收端，之后仿真获得数据完成其灵敏度数据分析。信号传输实验除搭建光通路及发射接收系统外还需要完成编码以及放置序列发生器，使用不同信号源输入发射机，并使用示波器在发射机与接收机一同观测，对比波形。光纤综合传输实验，需要在发射机后连接波分/时分复用器，接收机前连接解复用器，利用算法延迟信号完成光码分多址系统，搭建组网通信系统，并使用示波器仿真观察波形。
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解本课题研究所需的理论知识，初步确定设计方案，撰写开题报告。
第4-5周：学习optisystems操作方法。
第5-6周：完成光发射机实验设计。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 陈琳，徐悦婷，朱武等.optisystem在“光纤通信”新技术实验教学中的应用.教育教学论坛，2017, 5: 257-258
[2] 郭爱煌，胡宗福，朱胜家等.数字光纤通信系统综合实验的设计.中国电子教育, 2018, 2: 55-58
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