第一篇：Zigbee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用教案[精選]

計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院

課程教案

專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程

課程Zigbee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用 講授人姚建峰

2015 年 9月10日

(一)課程名稱： Zigbee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用(二)學(xué)時(shí)學(xué)分：周4學(xué)時(shí)，3學(xué)分

(三)預(yù)修課程：電子線路、數(shù)字邏輯、計(jì)算機(jī)組成原理、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(四)使用教材

ZigBee技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教程――基于CC2530的無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)，清華大學(xué)出版社，2014年5月第1版

(五)教學(xué)參考書(3本以上)

1、李文仲編著：《Zigbee2006無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線定位實(shí)戰(zhàn)》，北京航空航天大學(xué)出版社，2008年1月第1版；

2、王小強(qiáng)編著：《Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2012年6月第1版；

3、郭淵博編著：《Zigbee技術(shù)與應(yīng)用》，國(guó)防工業(yè)出版社，2010年6月第1版。

（六）教學(xué)方法：課堂講授，課堂演示，師生互動(dòng)，理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合教學(xué)。(七)教學(xué)手段：多媒體教學(xué)。(八)考核方式：閉卷考試。

(九)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)方法：結(jié)合實(shí)驗(yàn)、具體應(yīng)用、小組討論等方式使學(xué)生掌握Z(yǔ)igbee技術(shù)開(kāi)發(fā)的基本方法，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

(十)其它要求：嚴(yán)格考勤，學(xué)生課堂表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)完成情況占學(xué)生成績(jī)的30%，期末成績(jī)占70%。

第一章無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

教學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)

教學(xué)目的與要求：主要讓學(xué)生理解無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的主要概念，了解無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀與研究前景、應(yīng)用領(lǐng)域，掌握無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)。

教學(xué)重點(diǎn)：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。教學(xué)難點(diǎn)：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

第一節(jié)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述(了解)1.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念：

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素。

2.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程：

第一階段:最早可以追溯至越戰(zhàn)時(shí)期使用的傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)。當(dāng)年美越雙方在密林覆蓋的“胡志明小道”進(jìn)行了一場(chǎng)血腥較量，“胡志明小道”是胡志明部隊(duì)向南方游擊隊(duì)輸送物資的秘密通道，美軍對(duì)其進(jìn)行了狂轟濫炸，但效果不大。后來(lái)，美軍投放了2萬(wàn)多個(gè)“熱帶樹(shù)”傳感器。“熱帶樹(shù)”實(shí)際上是由震動(dòng)和聲響傳感器組成的系統(tǒng)，它由飛機(jī)投放，落地后插入泥土中，只露出偽裝成樹(shù)枝的無(wú)線電天線，因而被稱為“熱帶樹(shù)”。只要對(duì)方車隊(duì)經(jīng)過(guò)，傳感器探測(cè)出目標(biāo)產(chǎn)生的震動(dòng)和聲響信息，自動(dòng)發(fā)送到指揮中心，美機(jī)立即展開(kāi)追殺，總共炸毀或炸壞4.6萬(wàn)輛卡車。

第二階段:二十世紀(jì)80年代至90年代之間。主要是美軍研制的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、海軍協(xié)同交戰(zhàn)能力系統(tǒng)、遠(yuǎn)程戰(zhàn)場(chǎng)傳感器系統(tǒng)等。這種現(xiàn)代微型化的傳感器具備感知能力、計(jì)算能力和通信能力。因此在1999年，商業(yè)周刊將傳感器網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最具影響的21項(xiàng)技術(shù)之一。

第三階段:21世紀(jì)開(kāi)始至今，也就是9·11事件之后。這個(gè)階段的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)傳輸自組織、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)低功耗。除了應(yīng)用于反恐活動(dòng)以外，在其它領(lǐng)域更是獲得了很好的應(yīng)用，所以2002年美國(guó)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室－－橡樹(shù)嶺實(shí)驗(yàn)室提出了“網(wǎng)絡(luò)就是傳感器”的論斷。

3.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究現(xiàn)狀：

（1）國(guó)外無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀

1998年，美國(guó)國(guó)防部提出了“智能塵?！钡母拍?，最先開(kāi)始無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，目的是為監(jiān)控?cái)撤降幕顒?dòng)情況而不被察覺(jué)。2001年，美國(guó)陸軍提出“靈巧傳感器網(wǎng)絡(luò)通信”計(jì)劃，將無(wú)人值守式彈藥、傳感器和未來(lái)戰(zhàn)斗系統(tǒng)

第二篇：激光原理與應(yīng)用教案

激光原理與應(yīng)用教案

一.緒論

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

讓學(xué)生了解激光的歷史，激光形成及發(fā)展、理論體系的形成。

讓學(xué)生了解激光科學(xué)的分支及激光在軍事、信息技術(shù)、醫(yī)療等方面的應(yīng)用；

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

1．激光的概念：

激

光——利用受激輻射的光放大。

LASER——Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 2． 激光的發(fā)現(xiàn)：

最早在1917年——Einstein首次預(yù)言受激輻射激光，歷史上首先在微波波段實(shí)現(xiàn)量子放大（1953），1954年——C.H.Townes, I.P.Gorden, H.J.Zeiger 使用NH3分子射束實(shí)現(xiàn)Maser向更短波長(zhǎng)進(jìn)發(fā)——ammonia beam maser，1958年——A.L.Schawlow, C.H.Townes, A.M.PoxopoB提出將Maser原理推廣到光波段——laser，1960年——T.H.Maiman of Bell Lab 紅寶石 首次實(shí)現(xiàn)laser l=6943? 紅光（早期的名稱：萊塞、光量子振蕩器、光激射器 受激光，“激光”——錢學(xué)森在1963年提出。61年 中國(guó)（亞洲）第一臺(tái)激光器誕生在長(zhǎng)春（長(zhǎng)春光機(jī)所和光機(jī)學(xué)院），由王之江院士發(fā)明。

激光科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)學(xué)科——光譜學(xué)，物理光學(xué)，固體物理，物質(zhì)結(jié)構(gòu)，無(wú)線電電子學(xué)。推動(dòng)力——廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域：核聚變，加工，熱處理，通訊，測(cè)距，計(jì)量，醫(yī)療可調(diào)諧性和超短脈沖——高時(shí)間、空間分辨、能量分辨。

3．激光與普通光源的區(qū)別？

（1）良好的單色性。單色性指光源發(fā)射的光波長(zhǎng)范圍很小，測(cè)距。（2）良好的方向性。激光的光束幾乎只沿著一個(gè)方向傳輸。測(cè)距，通信。（3）高亮度。激光功率集中在極小的空間范圍內(nèi)。切割，手術(shù)，軍事。（4）極好的相干性。各列波在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)存在恒定的相位差。精確測(cè)距。4．激光的應(yīng)用。

（1）信息科學(xué)領(lǐng)域。激光雷達(dá)，空間通信。

（2）醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。激光穿心術(shù)，激光眼科手術(shù)，激光牙科手術(shù)。

（3）工業(yè)領(lǐng)域。激光切割，激光打孔，飛秒激光微加工，激光全息，激光電視。（4）能源方面。激光受控核聚變，神光裝置。

（5）軍事領(lǐng)域。低能和高能激光武器，太空武器等，激光測(cè)距。

5．激光器的組成

激光器由泵浦源，工作物質(zhì)和諧振腔組成。

由外界激勵(lì)源的激發(fā)在工作物質(zhì)的能級(jí)之間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布是形成激光的內(nèi)在依據(jù)。光學(xué)諧振腔是形成激光的外部條件。

本節(jié)課教學(xué)手段與方法：

采用多媒體形式。播放了世界上第一臺(tái)激光器的發(fā)明電影短片，并采用豐富的圖片總結(jié)性地講述激光與普通光源的區(qū)別和激光廣泛的應(yīng)用。

第一章 輻射理論概要與激光產(chǎn)生的條件

§1.光的波粒二象性

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

讓學(xué)生光的本質(zhì)及光的經(jīng)典理論。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容： 1．光波

電磁波理論雖然使光的波動(dòng)說(shuō)一度占領(lǐng)了光學(xué)領(lǐng)域，但19世紀(jì)末，實(shí)踐中遇到的光與物質(zhì)相互作用的許多 現(xiàn)象卻無(wú)法解釋，如黑體輻射、光的吸收與發(fā)射、光電效應(yīng)、光化學(xué)反應(yīng)等。1905年，愛(ài)因斯坦發(fā)展了普朗克的量子假說(shuō)，在一種全新的物理意義上提出了光子學(xué)說(shuō)。愛(ài)因斯坦認(rèn)為光子既是粒子、同時(shí)又是波。光在與物質(zhì)相互作用時(shí)粒子性明顯，光在傳播中則波動(dòng)性突出。光的這種粒子性和波動(dòng)性相互對(duì)立又并存的性質(zhì)，叫做光的“波粒二象性”。

光波是一種電磁波，是E和B的振動(dòng)和傳播。習(xí)慣上把電矢量叫做光矢量。光速、頻率和波長(zhǎng)三者的關(guān)系

υ?c??υ???(???0)?2．單色平面波

波面——相位相同的空間各點(diǎn)構(gòu)成的面

平波面——波面是彼此平行的平面,且在無(wú)吸收介質(zhì)中傳播時(shí),波的振幅保持不變。

單色平波面——具有單一頻率的平面波。

實(shí)際上任何光波都不可能是全單色的，總有一定的頻率寬度。當(dāng)△v＜＜v0時(shí)，就叫準(zhǔn)單色波。

簡(jiǎn)諧波——理想單色平面波

簡(jiǎn)諧波方程： U?U0cos?(t??)?U0cos?(t?zc)

2?t2?zU?U0cos?(t?z)?U0cos(?)cT?3．光子

在真空中一個(gè)光子的能量為?，動(dòng)量為P，則它們與光波頻率，波長(zhǎng)之間的關(guān)系：

??hν?hν?h?h2??h?P?n0?n0??n0?kc?2??2?式中h是普朗克常數(shù)，h=6.63×10-34J?S 本節(jié)課教學(xué)手段與方法：

采用多媒體形式。用豐富的圖片來(lái)說(shuō)明光的經(jīng)典理論。

§2.原子的能級(jí)和輻射躍遷

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

理解原子能級(jí)和簡(jiǎn)并度、原子狀態(tài)的標(biāo)記； 掌握玻爾茲曼分布、輻射躍遷和非輻射躍遷

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

1.原子中電子的狀態(tài)由下列四個(gè)量子數(shù)來(lái)確定

（1）主量子數(shù)n，n＝1，2，3，?代表電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域的大小和它的總能量的主要部分。

(n（2）輔量子數(shù)l, l ?

0 ,1 ,2 ?

? 1)代表軌道的形狀和軌道角動(dòng)量，這也同電子的能量有關(guān)。

（3）磁量子數(shù)（即軌道方向量子數(shù)）m=0，±1，±2，±l? 代表軌道在空間的可能取向，即軌道角動(dòng)量在某一特殊方向的分量

（4）自旋量子數(shù)（即自旋方向量子數(shù)）ms= ±1/2，代表電子自旋方向的取向，也代表電子自旋角動(dòng)量在某一特殊方向的分量

2.電子具有的量子數(shù)不同，表示有不同的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

（1）電子的能級(jí)，依次用E0，E1，E2，? En表示（2）基態(tài)：原子處于最低的能級(jí)狀態(tài)

（3）激發(fā)態(tài)：能量高于基態(tài)的其它能級(jí)狀態(tài)

3.玻爾茲曼分布

現(xiàn)考慮由n0個(gè)相同原子(分子或離子)組成的系統(tǒng)，在熱平衡條件下，原子數(shù)按能級(jí)分布服從波爾茲曼定律

ni?gie?Ei kT

?nmgm?enngn(Em?En)kT分別處于Em和En能級(jí)上的原子數(shù)nm和nn必然滿足下一關(guān)系

4．輻射躍遷和非輻射躍遷

（1）輻射躍遷：發(fā)射或吸收光子從而使原子造成能級(jí)間躍遷的現(xiàn)象

（2）非輻射躍遷：原子在不同能級(jí)躍遷時(shí)并不伴隨光子的發(fā)射和吸收，而是把多余的能量傳給了別的原子或吸收別的原子傳給它的能量。

本節(jié)課教學(xué)手段與方法：

采用多媒體形式。

先復(fù)習(xí)原子的四個(gè)量子數(shù)，再對(duì)簡(jiǎn)并、簡(jiǎn)并度進(jìn)行定義。闡明在熱平衡情況下，處于高能態(tài)的粒子數(shù)總是小于處于低能態(tài)的粒子數(shù)的這一規(guī)律。最后介紹原子的輻射躍遷和非輻射躍遷。

§3.光的受激輻射

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

了解光與物質(zhì)的相互作用，掌握這種相互作用中的受激輻射過(guò)程是激光器的物理基礎(chǔ)，根據(jù)光與物質(zhì)的相互作用物理模型分析空腔黑體的熱平衡過(guò)程，從而導(dǎo)出愛(ài)因斯坦三系數(shù)之間的關(guān)系。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、經(jīng)典的輻射理論引用偶極子的概念，反映了光的發(fā)射和吸收過(guò)程的規(guī)律；

二、黑體熱輻射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

三、光和物質(zhì)的相互作用（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

1.愛(ài)因斯坦粒子模型——粒子只有間距為hv=E2－E1(E2＞E1)的二個(gè)能級(jí),且它們符合輻射躍遷選擇定則。

2.光頻電磁場(chǎng)與物質(zhì)的三種相互作用過(guò)程——(1).自發(fā)發(fā)射、(2).受激輻射、(3).受激吸收以及各個(gè)過(guò)程的特點(diǎn)、系數(shù)、各系數(shù)的物理意義；

四、愛(ài)因斯坦三系數(shù)的相互關(guān)系的推導(dǎo)，五、自發(fā)輻射功率與受激輻射功率的計(jì)算（重點(diǎn)）

討論: 創(chuàng)造條件，增大受激輻射程度的方法。

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

先介紹經(jīng)典的輻射理論，反映了光的發(fā)射和吸收過(guò)程的規(guī)律、再介紹黑體熱輻射，重點(diǎn)介紹光和物質(zhì)的相互作用過(guò)程、愛(ài)因斯坦粒子模型，講解清楚電磁場(chǎng)與物質(zhì)的三種相互作用過(guò)程的特點(diǎn)、系數(shù)、各系數(shù)的物理意義。最后導(dǎo)出自發(fā)輻射功率與受激輻射功率的計(jì)算和比較，引導(dǎo)學(xué)生討論創(chuàng)造怎樣的條件，可增大受激輻射程度，達(dá)到激光的目的。

§4.光譜線增寬

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

了解光譜線型對(duì)光與物質(zhì)的作用的影響，分析引起譜線加寬的各種物理機(jī)制,并根據(jù)不同的物理過(guò)程求出g(ν,ν。)的具體函數(shù)形式。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、光譜線，線型和光譜線寬度

1．原子輻射的波不是單色的，而是分布在中心頻率(E2-E1)/h附近一個(gè)很小的頻率范圍內(nèi)。

2.就每一條光譜線而言，在有限寬度的頻率范圍內(nèi)，光強(qiáng)的相對(duì)強(qiáng)度也不一樣。

二、自然增寬（重點(diǎn)）

1.經(jīng)典理論——描述原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng),其物理模型就是按簡(jiǎn)諧振動(dòng)或阻尼振動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的電偶極子,稱為簡(jiǎn)諧振子。

2．衰減振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，因此原子輻射的波不是單色的，譜線具有有限寬度。

3．自然增寬: 作為電偶極子看待的原子作衰減振動(dòng)而造成的譜線增寬。

?νN2?fN(ν)?

4．自然增寬的譜線型函數(shù)：（難點(diǎn)）

(ν?ν0)2?(?νN2)2

5.量子解釋——測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，對(duì)原子的能級(jí)來(lái)說(shuō)，時(shí)間的不確定值就是原子的平均壽命，則能級(jí)有一定寬度。

三、碰撞增寬（重點(diǎn)）

1．自然增寬是假設(shè)原子彼此孤立并且靜止不動(dòng)所造成的譜線增寬。而碰撞增寬是考慮了發(fā)光原子間的相互作用造成的，碰撞使原子發(fā)光中斷或光波位相發(fā)生突變，即使發(fā)光波列縮短。fc(ν)?2．碰撞增寬的譜線型函數(shù)：

四、多普勒增寬

多普勒增寬——光源與接收器相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的頻移導(dǎo)致的譜線增寬。

?νc2?(ν?ν0)2?(?νc2)2本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

先介紹原子在發(fā)輻射過(guò)程中，各種因素的影響,自發(fā)輻射并不是單色的,而是分布在中心頻率(E2-E1)/h附近一個(gè)很小的頻率范圍內(nèi)。引入譜線加寬的概念。定義線型函數(shù)為

f(?)?I(?)?I0I(?)?I(?)d?再分析引起譜線加寬的各種物理機(jī)制,并根據(jù)不同的物理過(guò)程求出f（ν）的具體函數(shù)形式。

§5.激光形成的條件

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

掌握產(chǎn)生激光的基本條件 ——激發(fā)射占優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)生激光必須具備的三個(gè)條件；

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、介質(zhì)中光的受激輻射放大（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

1.要能形成激光，首先必須使介質(zhì)中的受激輻射大于受激吸收。

2.光束在介質(zhì)中的傳播規(guī)律

3.介質(zhì)中產(chǎn)生受激光放大的條件、增益介質(zhì)與增益系數(shù)。

二、光學(xué)諧振腔和閾值條件

1.滿足了以上兩個(gè)條件后，還要采取什么措施使受激輻射成為增益介質(zhì)中的主要發(fā)光過(guò)程，而不是自發(fā)輻射？

2.要使受激輻射幾率遠(yuǎn)大于自發(fā)輻射幾率，3.光學(xué)諧振腔的作用；

4．產(chǎn)生激光必須具備的條件（重點(diǎn)）

（1）激勵(lì)能源——把介質(zhì)中的粒子不斷地由低能級(jí)抽運(yùn)到高能級(jí)去

（2）增益介質(zhì)——能在外界激勵(lì)能源的作用下形成粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

介紹光放大的條件——集居數(shù)反轉(zhuǎn)。一定的條件下物質(zhì)的光吸收可以轉(zhuǎn)化為自己的對(duì)立面——光放大；引進(jìn)光放大物質(zhì)的增益系數(shù)與增益曲線；再介紹自激振蕩概念，以及激光器應(yīng)包括光放大器和光諧振腔兩部分，最后導(dǎo)出產(chǎn)生激光必須具備的條件。

第二章 激光器的工作原理

§1.光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

了解光學(xué)諧振腔的作用，它是理解激光的相干性、方向性、單色性等一系列重要特性，進(jìn)行激光器件的設(shè)計(jì)和裝調(diào)的基礎(chǔ)，也是研究和掌握激光本技術(shù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。根據(jù)幾何偏折損耗的高低．開(kāi)放式 光腔可以分為穩(wěn)定腔和非穩(wěn)腔。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性 1．光腔的作用 2．光腔的構(gòu)成和分類

二、腔 —— 開(kāi)放式共軸球面光學(xué)諧振腔的構(gòu)成（重點(diǎn)）

三、腔按幾何損耗(幾何反射逸出)的分類:

四、共軸球面諧振腔的穩(wěn)定性條件

五、軸球面諧振腔的穩(wěn)定圖及其分類（重點(diǎn)）

六、穩(wěn)定圖: 穩(wěn)定條件的圖示

七、定圖的應(yīng)用（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

例(a)要制作一個(gè)腔長(zhǎng)L＝60cm的對(duì)稱穩(wěn)定腔，反射鏡的曲率半徑取值范圍如何？

(b)穩(wěn)定腔的一塊反射鏡的曲率半徑R1＝4L，求另一面鏡的曲率半徑取值范圍。

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

先回顧產(chǎn)生激光的必要條件，引進(jìn)對(duì)光腔問(wèn)題的研究在激光技術(shù)中具有重要的理論和實(shí)踐意義。再介紹開(kāi)放式共軸球面光學(xué)諧振腔的構(gòu)成，并根據(jù)光腔按幾何損耗進(jìn)行分類以及光腔穩(wěn)定條件、軸球面諧振腔的穩(wěn)定圖。重點(diǎn)介紹對(duì)稱共焦腔是最重要和最具有代表性的一種穩(wěn)定腔。最后用圖直觀地表示穩(wěn)定條件——穩(wěn)定圖及穩(wěn)定圖的應(yīng)用。

§2.速率方程組與粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

掌握速率方程方法以及速率方程的求解步驟，通過(guò)求解速率方程組，了解可實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的幾種量子系統(tǒng)。從而知道在光頻區(qū), 二能級(jí)系統(tǒng)不可能實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；而三能級(jí)系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，但因?yàn)橄履芗?jí)為基態(tài)，極易積累粒子，對(duì)抽運(yùn)的要求很高，所以不易實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；而四能級(jí)系統(tǒng)的下能級(jí)不是基態(tài)，故閾值抽運(yùn)強(qiáng)度比三能級(jí)系統(tǒng)小，有時(shí)甚至可以小3～4個(gè)數(shù)量級(jí)，所以四能級(jí)系統(tǒng)較容易實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容： 一、二能級(jí)三能級(jí)系統(tǒng)和四能級(jí)系統(tǒng)（重點(diǎn)）

畫出各能級(jí)系統(tǒng)能級(jí)圖、列出各能級(jí)系統(tǒng)能的速率方程組，求解速率方程組，從

而得到數(shù)學(xué)解和物理解；分析各能級(jí)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)解和物理解，得出結(jié)論——二能級(jí)系統(tǒng)

不可能產(chǎn)生激光，而四能級(jí)系統(tǒng)產(chǎn)生激光要比三能級(jí)系統(tǒng)容易得多。

二、考慮譜線增寬再討論以上情況。（重點(diǎn)）

三、穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布

四、小信號(hào)工作時(shí)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布

1．小信號(hào)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布

2．小信號(hào)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件

五、均勻增寬型介質(zhì)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布（難點(diǎn)）

六、均勻增寬型介質(zhì)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布的飽和效應(yīng)（難點(diǎn)）

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

先回顧實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的兩個(gè)必要條件，引入速率方程方法，求解速率方程組，分析粒子系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的數(shù)學(xué)解，確定粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件。進(jìn)一步討論穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布，導(dǎo)出小信號(hào)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的物理?xiàng)l件，再研究均勻增寬型介質(zhì)的粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布△n，討論△n與各種因素的關(guān)系，引出△n飽和效應(yīng)的概念、飽和原因。最后導(dǎo)出飽和光強(qiáng)(飽和參量)Is 的物理意義。

§3.均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)和增益飽和

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

從速率方程出發(fā)導(dǎo)出激光工作物質(zhì)的增益系數(shù)表示式,分析影響增益系數(shù)的各種因素,著重討論光強(qiáng)增加時(shí)增益的飽和行為，導(dǎo)出的增益系數(shù)表示式。從而得到結(jié)果——在均勻加寬譜線情況下,由于每個(gè)粒子對(duì)譜線不同頻率處的增益都有貢獻(xiàn),所以當(dāng)某一頻率(ν

1)的受激輻射消耗了激發(fā)態(tài)的粒子時(shí).,也就減少了對(duì)其他頻率(ν)信號(hào)的增益起作用的粒子數(shù)。其結(jié)果是增益在整個(gè)譜線上均勻地下降。于是在均勻加寬激光器中,當(dāng)一個(gè)模振蕩后,就會(huì)使其他模的增益降低,因而阻止了其他模的振蕩。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容

一、均勻增寬介質(zhì)的增益系數(shù)

二、增寬飽和：在抽運(yùn)速率一定的條件下，當(dāng)入射光的光強(qiáng)很弱時(shí)，增益系數(shù)是一個(gè)常數(shù)；當(dāng)入射光的光強(qiáng)增大到一定程度后，增益系數(shù)隨光強(qiáng)的增大而減小。

三、對(duì)增益飽和分幾種情況討論（重點(diǎn)）

例.He-Ne激光器中，Ne原子數(shù)密度n0＝n1+n2＝l012 cm-3，1/f(?)＝15×109 s-1，λ＝0.6328?m，＝10-7s，g2＝3，g1＝5，又知E2、E1能級(jí)數(shù)密度之比為4，求此介質(zhì)的增益系數(shù)G值。

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

從速率方程出發(fā)導(dǎo)出激光工作物質(zhì)的增益系數(shù)表示式,分析影響增益系數(shù)的各種因素,著重討論光強(qiáng)增加時(shí)增益的飽和行為。讓學(xué)生明確：在均勻加寬譜線情況下,由于每個(gè)粒子對(duì)譜線不同頻率處的增益都有貢獻(xiàn),所以當(dāng)某一頻率(ν1)的受激輻射消耗了激發(fā)態(tài)的粒子時(shí).,也就減少了對(duì)其他頻率(ν)信號(hào)的增益起作用的粒子數(shù)。其結(jié)果是增益在整個(gè)譜線上均勻地下降。于是在均勻加寬激光器中,當(dāng)一個(gè)模振蕩后,就會(huì)使其他模的增益降低,因而阻止了其他模的振蕩。

§4.非均勻增寬介質(zhì)的增益飽和

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

因?yàn)榫哂芯鶆蚣訉捵V線和具有非均勻加寬譜線的工作物質(zhì)的增益飽和行為有很大差別,由它們所構(gòu)成的激光器的工作特性也有很大不同,因此將分別予以討論。所以必須掌握非均勻增寬介質(zhì)的特點(diǎn)，即不同發(fā)光粒子只對(duì)光源光譜線的相應(yīng)部分有貢獻(xiàn)。從而導(dǎo)出的增益系數(shù)表示式以及反轉(zhuǎn)粒子數(shù)—— 燒孔效應(yīng)。分析可以得到：光波I 使均勻增寬型介質(zhì)對(duì)各種頻率的光波的增益系數(shù)都下降同樣的倍數(shù)；而對(duì)非均勻增寬型介質(zhì)它只能引起某個(gè)范圍內(nèi)的光波的增益系數(shù)下降，并且下降的倍數(shù)不同。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、非均勻增寬介質(zhì)的增益飽和

1．由于介質(zhì)內(nèi)的粒子在作紊亂的熱運(yùn)動(dòng)，粒子運(yùn)動(dòng)的速度沿腔軸方向的分量滿足麥克斯韋速度分布律。

2．因?yàn)樵诜蔷鶆蛟鰧捁ぷ魑镔|(zhì)中，每一種特定類型的粒子，只能同某一定頻率v 的光相互作用。因此反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度△n0 按頻率v有一個(gè)分布.二、增益系數(shù)的計(jì)算（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

方法:把一條非均勻增寬譜線看作大量線寬極窄的均勻增寬譜線的疊加。

三、非均勻增寬介質(zhì)穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布

四、反轉(zhuǎn)粒子數(shù)燒孔效應(yīng)（重點(diǎn)）

五、非均勻增寬介質(zhì)穩(wěn)態(tài)情況下的增益飽和

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

先回顧非均勻增寬特點(diǎn)——不同發(fā)光粒子只對(duì)光源光譜線的相應(yīng)部分有貢獻(xiàn)。分析影響增益系數(shù)以及粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的各種因素,讓學(xué)生明確：因?yàn)樵诜蔷鶆蛟鰧捁ぷ魑镔|(zhì)中，每一種特定類型的粒子，只能同某一定頻率v 的光相互作用。因此反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度n0 按頻率v有一個(gè)分布.著重講解非均勻增寬增益系數(shù)的計(jì)算，方法是:把一條非均勻增寬譜線看作大量線寬極窄的均勻增寬譜線的疊加。再介紹非均勻增寬介質(zhì)穩(wěn)態(tài)粒子數(shù)密度反轉(zhuǎn)分布、非均勻增寬介質(zhì)穩(wěn)態(tài)情況下的增益飽和。引進(jìn)—— 燒孔效應(yīng)的概念。讓學(xué)生了解到(燒孔面積)常用來(lái)估算輸出激光功率?！?.激光器的損耗與閾值條件

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

如果諧振腔內(nèi)工作物質(zhì)的某對(duì)能級(jí)處于集居數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài),則頻率處在它的譜線寬度內(nèi)的微弱光信號(hào)會(huì)因增益而不斷增強(qiáng)。另一方面,諧振腔中存在的各種損耗,又使光信號(hào)不斷衰減。能否產(chǎn)生振蕩,取決于增益與損耗的大小。本節(jié)由增益飽和效應(yīng)出發(fā)估算穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的腔內(nèi)平均光強(qiáng),推導(dǎo)激光器自激振蕩的閾值條件。并在此基礎(chǔ)上給出粗略估算輸出功率的方法。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、損耗

1．內(nèi)部損耗——增益介質(zhì)內(nèi)部由于成分不均勻、粒子數(shù)密度不均勻或有缺陷而使光產(chǎn)生折射、散射等使部分光波偏離原來(lái)的傳播方向，造成光能量的損耗。2．鏡面損耗

二、激光器內(nèi)形成穩(wěn)定光強(qiáng)的過(guò)程（重點(diǎn)）

三、閾值條件

四、對(duì)介質(zhì)能級(jí)選取的討論

例：實(shí)驗(yàn)測(cè)得He-Ne激光器以波長(zhǎng) λ＝0.6328?工作時(shí)的小訊號(hào)增益系數(shù)為G0＝3?10－4/d(cm-1)，d為腔內(nèi)毛細(xì)管內(nèi)徑(cm)。以非均勻增寬計(jì)算腔內(nèi)光強(qiáng)I＝50W／cm2的增益系數(shù)G(設(shè)飽和光強(qiáng)Is＝30W／cm2時(shí)，d＝1mm)，并問(wèn)這時(shí)為保持振蕩穩(wěn)定，兩反射鏡的反射率(設(shè)r1＝r2，腔長(zhǎng)0.1m)最小為多少(除透射損耗外，腔內(nèi)其它損耗的損耗率a內(nèi)＝9?10－4cm-1)?又設(shè)光斑面積A＝0.11mm2，透射系數(shù)t＝0.008，鏡面一端輸出，求這時(shí)輸出功率為多少毫瓦。

本節(jié)課教學(xué)手段與方法：

采用多媒體形式。

先回顧 ——產(chǎn)生激光的三個(gè)必要條件：1.工作物質(zhì) 2.激勵(lì)能源3.光學(xué)諧振腔再討論對(duì)光學(xué)諧振腔, 要獲得光自激振蕩, 須令光在腔內(nèi)來(lái)回一次所獲增益,至少可補(bǔ)償傳播中的損耗.，研究諧振腔的損耗與閾值條件。通過(guò)研究激光器內(nèi)形成穩(wěn)定光強(qiáng)的過(guò)程，推導(dǎo)出形成激光所要求的增益系數(shù)的條件、激勵(lì)能源對(duì)介質(zhì)粒子的抽運(yùn)一定要滿足的條件，然后對(duì)介質(zhì)能級(jí)選取進(jìn)行討論，并通過(guò)例題加深學(xué)生對(duì)這些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)。

第三章 激光器的輸出特性

§1.光學(xué)諧振腔的衍射理論

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

本節(jié)將討論光腔模式問(wèn)題。模式問(wèn)題在激光技術(shù)中具有重要的理論和實(shí)踐意義。它是理解激光的相干性、方向性、單色性等一系列重要特性，自再現(xiàn)模的求解是諧振腔衍射理論的重要部分，自再現(xiàn)模積分的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是菲涅耳——基爾霍夫衍射積分公式，我們的目的是弄清楚激光模式的基本特征及其與腔的結(jié)構(gòu)之間的具體依賴關(guān)系。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、惠更斯-基爾霍夫衍射公式

二、光學(xué)諧振腔的自再現(xiàn)模積分方程（重點(diǎn)）

1．自再現(xiàn)模概念

2．腔與模的一般聯(lián)系

3．橫模的形成

4．孔闌傳輸線、自再現(xiàn)模(橫模)的形成過(guò)程

三、菲涅耳-基爾霍夫衍射積分（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

首先要解決的一個(gè)問(wèn)題是,如果已知某一鏡面上的場(chǎng)分布u1(x?，y?),如何求出在衍射的作用下經(jīng)腔內(nèi)一次渡越而在另一個(gè)鏡面上生成的場(chǎng)u2(x,y)。' 這里,(x?,y?)、(x,y)分別衰示兩個(gè)鏡面上場(chǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)。知道了光波場(chǎng)在其所達(dá)到的任意空間曲面上的振幅和相位分布,就可以求出該光波場(chǎng)在空間其他任意位置處的振幅和相位分布。

四、積分方程解的物理意義（重點(diǎn)）

五、光學(xué)諧振腔諧振頻率和激光縱模

1．諧振條件、駐波和激光縱模 2．縱模頻率間隔

3．選縱模

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

先回顧 ——產(chǎn)生激光的三個(gè)必要條件：1.工作物質(zhì) 2.激勵(lì)能源3.光學(xué)諧振腔再?gòu)难芯恐C振腔的衍射理論開(kāi)始,為了形象地理解開(kāi)腔中自再現(xiàn)模的形成過(guò)程,我們用波在孔闌傳輸線中的行進(jìn),模擬它在平面開(kāi)腔中的往復(fù)反射。這種孔闌傳輸線由一系列同軸的孔徑構(gòu)成,這些孔徑開(kāi)在平行放置著的無(wú)限大完全吸收屏上,相鄰兩個(gè)孔徑間的距離等于腔長(zhǎng),孔徑大小等于鏡的大小。當(dāng)模擬對(duì)稱開(kāi)腔時(shí),所有孔徑的大小和形狀都應(yīng)相同。

光學(xué)中著名的惠更斯-菲涅耳原理是從理論上分析衍射問(wèn)題的基礎(chǔ),因而' 也必然是開(kāi)腔模式問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。該原理的嚴(yán)格數(shù)學(xué)表述是所謂菲涅耳.基爾霍夫衍'射積分,它可以從普遍的電磁場(chǎng)理論推導(dǎo)出來(lái)。該積分公式表明,如果知道了光波場(chǎng)在其所達(dá)到的任意空間曲面上的振幅和相位分布,就可以求出該光波場(chǎng)在空間其他任意位置處的振幅和相位分布

§2.對(duì)稱共焦腔內(nèi)外的光場(chǎng)分布

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

敘述開(kāi)腔模的物理概念, 應(yīng)用惠更斯-菲涅耳原理是從理論上定量討論衍射問(wèn)題。介紹平面腔模的迭代解法，求解對(duì)稱共焦腔中的自再現(xiàn)模積分方程,了解輸出激光的具體場(chǎng)的分布。以方型鏡面的對(duì)稱共焦腔為例，求解方程：

?mnumn(x,y)???K(x,y,x',y')umm(x',y')ds'得出一系列本征函數(shù),它們描述共焦腔鏡面上場(chǎng)的振幅和相位分布,同時(shí)得出一系列相應(yīng)的本征值,它們決定模的相移和損耗。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、共焦腔鏡面上的場(chǎng)分布（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

1．方形鏡面共焦腔自再現(xiàn)模積分方程的解析解

2．鏡面上自再現(xiàn)模場(chǎng)的特征： TEMmn模在鏡面上振幅分布的特點(diǎn)取決于厄米多項(xiàng)式與高斯函數(shù)的乘積。厄米多項(xiàng)式的零點(diǎn)決定場(chǎng)的節(jié)線，厄米多項(xiàng)式的正負(fù)交替的變化與高斯函數(shù)隨著x、y的增大而單調(diào)下降的特征決定著場(chǎng)分布的外形輪廓。

二、共焦腔中的行波場(chǎng)與腔內(nèi)外的光場(chǎng)分布（重點(diǎn)）

腔內(nèi)的光場(chǎng)可以通過(guò)基爾霍夫衍射公式計(jì)算,由鏡面M1上的場(chǎng)分布在腔內(nèi)造成的行波求得。腔外的光場(chǎng)則就是腔內(nèi)沿一個(gè)方向傳播的行波透過(guò)鏡面的部分。即行波函數(shù)乘以鏡面的透射率t。

上式是共焦腔模式理論的最基本的結(jié)果。

?22??22??umn?x,y,z??CmnHm??xH??1??2w?n?1??2wss????2x2?y2? exp???1??2?w2??exp??i??x,y,z??s???y????本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式。

前面已經(jīng)敘述了開(kāi)腔模的物理概念,先回顧自再現(xiàn)模積分方程解的物理意義、建立激光模式的概念。再求解對(duì)稱開(kāi)腔中的自再現(xiàn)模積分方程,了解輸出激光的具體場(chǎng)的分布。讓學(xué)生了解到解積分方程問(wèn)題就是要求出一些本征值與本征函數(shù)。它們決定著開(kāi)腔自再現(xiàn)模的全部特征,包括場(chǎng)分布及傳輸特性，并以符號(hào)TEMmn表示共焦腔自再現(xiàn)模。共焦腔反射鏡面本身構(gòu)成光場(chǎng)的一個(gè)等相位面。

§3.高斯光束的傳播特性，穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

1.在求解對(duì)稱開(kāi)腔中的自再現(xiàn)模積分方程,了解輸出激光的具體場(chǎng)的分布的基礎(chǔ) 上，研究高斯光束的傳播特性。

2． 共焦腔模式理論不僅能定量說(shuō)明共焦腔震蕩模本身的特性，更重要的是它能夠被推廣到一般穩(wěn)定球面腔系統(tǒng)。本節(jié)將證明：任何一個(gè)共焦腔與無(wú)窮多個(gè)穩(wěn)定球面腔等價(jià)，而任何一個(gè)球面腔唯一地等價(jià)于一個(gè)共焦腔。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、高斯光束的振幅和強(qiáng)度分布（重點(diǎn)）

1．基橫模TEM00的場(chǎng)振幅U00和強(qiáng)度I00分布分別為：

2．光斑半徑

3．模體積

二、高斯光束的相位分布（共焦場(chǎng)的等相位面的分布圖）

三、高斯光束的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角

四、高斯光束的高亮度

五、穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

1．穩(wěn)定球面腔的等價(jià)共焦腔

2．穩(wěn)定球面腔的光束傳播特性

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式

1.先回顧求解對(duì)稱開(kāi)腔中的自再現(xiàn)模積分方程,了解輸出激光的具體場(chǎng)的分布，再研究高斯光束的傳播特性。引導(dǎo)學(xué)生了解到高斯光束與普通光束有著很大的區(qū)別，因此研究高斯光束在空間的傳輸規(guī)律．以及光學(xué)系統(tǒng)對(duì)高斯光束的變換規(guī)律，就成為激光的理論和實(shí)際應(yīng)用中的重要問(wèn)題。

2.共焦腔模式理論不僅能定量地說(shuō)明共焦腔振蕩模本身的特征,更重要的是,它能被推廣到整個(gè)穩(wěn)定球面腔系統(tǒng),這一推廣是諧振腔理論中的一個(gè)重大進(jìn)展。任何一個(gè)共焦腔與無(wú)窮多個(gè)穩(wěn)定球面腔等價(jià)。而任何一個(gè)穩(wěn)定球面腔唯一地等價(jià)于→個(gè)共焦腔。這里所說(shuō)的“等價(jià)”,就是指它們具有相同的行波場(chǎng)。這種等價(jià)性深刻地揭示出各種穩(wěn)定腔(共焦腔也是其中的一種)之間的內(nèi)在聯(lián)系,它使得我們可以利用共焦腔模式理論的研究結(jié)果來(lái)解析地表述一般穩(wěn)定球面腔模的特征。

§4.激光器的輸出功率，激光器的線寬極限

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

1由于激活介質(zhì)中的光放大作用、諧振腔內(nèi)損耗系數(shù)的不均勻分布以及駐波效應(yīng)和光波場(chǎng)的橫向高斯分布,腔內(nèi)光強(qiáng)是不均勻的。精確計(jì)算腔內(nèi)各點(diǎn)光強(qiáng)是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。本節(jié)由增益飽和效應(yīng)出發(fā)估算穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的腔內(nèi)平均光強(qiáng),并在此基礎(chǔ)上給出粗略估算輸出功率的方法。

2．激光線寬及頻率牽引也是激光器的要特性

線寬是由于自發(fā)輻射的存在而產(chǎn)生的,因而是無(wú)法排除的,所以稱它為線寬極限。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率

1．穩(wěn)定出光時(shí)激光器內(nèi)諸參數(shù)的表達(dá)式

2．激光器的輸出功率

二、非均勻增寬介質(zhì)穩(wěn)態(tài)情況下的增益飽和（重點(diǎn)、難點(diǎn)）

三、非均勻增寬型介質(zhì)激光器的輸出功率

四、激光器的線寬極限

1．造成線寬的原因

2．激光線寬與激光器輸出功率成反比

輸出功率越大,線寬就越窄。這是因?yàn)檩敵龉β试龃缶鸵馕吨粌?nèi)相干光子數(shù)增多,受激輻射比自發(fā)輻射占更大優(yōu)勢(shì),因而線寬變窄。減小損耗和增加腔長(zhǎng)也可使線寬變窄。例如半導(dǎo)體激光器由于腔長(zhǎng)只有數(shù)百微米而具有較寬的激光線寬。若將它與一外反射鏡構(gòu)成外腔半導(dǎo)體激光器則可使線寬顯著減小。P?AIout12LG0?t1IsA(?1)2a1?t1本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式

講解讓學(xué)生明白：1激光器在外界激發(fā)作用很弱時(shí),激活介質(zhì)的小信號(hào)增益系數(shù)小于閾值增益系數(shù),激光器無(wú)輸出。如果外界激發(fā)作用增強(qiáng)到小信號(hào)增益系數(shù)超過(guò)閾值增益系數(shù),腔內(nèi)光強(qiáng)便會(huì)不斷增大.但是腔內(nèi)光強(qiáng)不會(huì)無(wú)限制地增加下去,因?yàn)楫?dāng)光強(qiáng)越強(qiáng),消耗的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)便越多,由于激活介質(zhì)的增益飽和作用而使增益系數(shù)下降.只要增益系數(shù)尚未降至閾值,上述過(guò)程就會(huì)繼續(xù)下去,即光強(qiáng)繼續(xù)增大,增益系數(shù)繼續(xù)下降.直到增益系數(shù)下降到閾值時(shí),增益與損耗達(dá)到平衡,光強(qiáng)不在增大,這時(shí),激光器建立起了穩(wěn)定的工作狀態(tài)。2因此激光器的凈損耗以及單縱模的線寬似乎應(yīng)等于零,但這只是對(duì)激光器內(nèi)物理過(guò)程的一種理想化的近似描述。這種理想情況的物理圖像是:腔內(nèi)的受激輻射能量補(bǔ)充了損耗的能量,且由于受激輻射產(chǎn)生的光波與原來(lái)的光波具有相同的相位,二者相干疊加使腔內(nèi)光波的振幅始終保持恒定,因而輸出激光在理想情況下為一無(wú)限長(zhǎng)的波列,其線寬應(yīng)等于零。這一矛盾的原因是,我們?cè)诜治黾す馄髡袷庍^(guò)程時(shí),忽略了自發(fā)輻射的存在,而實(shí)際上自發(fā)輻射是始終存在的。由于和受激輻射相比自發(fā)輻射的貢獻(xiàn)極其微弱,因而在討論閾值及輸出功率等問(wèn)題時(shí)可以忽略不計(jì);但在考慮線寬問(wèn)題時(shí)卻必須考慮自發(fā)輻射的影響。

第四章 激光的基本技術(shù)

§1.激光器輸出的選模

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

從一臺(tái)簡(jiǎn)單激光器出射的激光束,其性能往往不能滿足應(yīng)用的需要,為了改善激光器輸出光的時(shí)間相性或空間相干性,發(fā)展了模式選擇。本節(jié)介紹如何設(shè)計(jì)與改進(jìn)激光器的諧振腔以獲得單模輸出的原理

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、激光單縱模的選取

1．均勻增寬型譜線的縱模競(jìng)爭(zhēng)

2．非均勻增寬型譜線的多縱模振蕩

3．單縱模的選取

二、激光單橫模的選取

1．衍射損耗和菲涅耳數(shù)

2．衍射損耗曲線

3．光闌法選取單橫模

4．聚焦光闌法和腔內(nèi)望遠(yuǎn)鏡法選橫模

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式

講解讓學(xué)生明白：1.激光的優(yōu)點(diǎn)在于它具有良好的方向性、單色性和相干性。理想激光器的輸出光束應(yīng)只具有一個(gè)模式,然而若不采取選模措施,多數(shù)激光器的工作狀態(tài)往往是多模的。含有高階橫模的激光束光強(qiáng)分布不均勻,光束發(fā)散角較大。含有多縱模及多橫模的激光束單色性及相干性差。激光準(zhǔn)直、激光加工、非線性光學(xué)研究、激光中遠(yuǎn)程測(cè)距等應(yīng)用均需基橫模激光束。而在精密干涉計(jì)量、光通信及大面積全息照相等應(yīng)用中不僅要求激光是單橫模的,同時(shí)要求光束僅含有一個(gè)縱模。因此,如何設(shè)計(jì)與改進(jìn)激光器的諧振腔以獲得單模輸出是一個(gè)重要課題。然后介紹實(shí)現(xiàn)橫模選擇的幾種具體方法、如何在特定躍遷譜線寬度范圍內(nèi)獲得單縱模振蕩的方法。

§2.激光調(diào)Q技術(shù)，激光鎖模技術(shù)

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

本節(jié)討論了用調(diào)Q技術(shù)壓縮激光脈沖寬度以獲得高功率脈沖的方法。為了得到更窄的脈沖,還可以利用鎖模技術(shù)對(duì)激光束進(jìn)行特殊的調(diào)制,使光束中不同的振蕩縱模具有確定的相位關(guān)系,從而使各個(gè)模式相干疊加得到超短脈沖。鎖模激光脈沖寬度可達(dá)10-11~10-14s,相應(yīng)的具有很高的峰值功率。本節(jié)還對(duì)鎖模激光器工作原理作簡(jiǎn)單介紹。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、激光調(diào) Q 技術(shù)

1激光諧振腔的品質(zhì)因數(shù)Q

2調(diào) Q原理（重點(diǎn)）

調(diào)Q 激光器的基本原理:就是通過(guò)某種方法使諧振腔的損耗值按規(guī)定的程序變化,從而壓縮光脈沖的寬度,大大提高輸出峰值功率。調(diào)Q 的基本過(guò)程:在泵浦開(kāi)始時(shí),使諧振腔的損耗增大, Q 值降低,此時(shí)器件振蕩閾值變高,振蕩不能形成,上能級(jí)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度便有可能大量積累.當(dāng)積累到最大值(飽和值)時(shí),突然使諧振腔的損耗變小, Q 值突增,這時(shí)器件振蕩閾值突然變低,激光器振蕩迅速建立,腔內(nèi)象雪崩一樣以極快的速度建立起極強(qiáng)的振蕩,在短時(shí)間內(nèi)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)大量被消耗,轉(zhuǎn)變?yōu)榍粌?nèi)的光能量,同時(shí)輸出一個(gè)極強(qiáng)的激光脈沖。

3電光調(diào) Q

4聲光調(diào) Q

5染料調(diào)Q

二、激光鎖模技術(shù)

鎖模是進(jìn)一步對(duì)激光進(jìn)行特殊的調(diào)制。技術(shù)上利用多縱模輸出的激光束，經(jīng)過(guò)特殊的調(diào)制，使其各個(gè)縱模之間有了確定的位相關(guān)系。

1主動(dòng)鎖模

2被動(dòng)鎖模 本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式 通過(guò)討論讓學(xué)生明白：

為了得到高的峰值功率和窄的單個(gè)脈沖,采用了Q調(diào)制技術(shù),它的基本原理是通過(guò)某種方法使諧振腔的損耗δ(或Q值)按照規(guī)定的程序變化,在泵浦激勵(lì)剛開(kāi)始時(shí),先使光腔具有高損耗δH,激光器由于閾值高而不能產(chǎn)生激光振蕩,于是亞穩(wěn)態(tài)上的粒子數(shù)便可以積累到較高的水平。然后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻,使腔的損耗突然降低到δ,閾值也隨之突然降低,此時(shí)反轉(zhuǎn)集居數(shù)大大超過(guò)閾值,受激輻射極為迅速地增強(qiáng)。于是在極短時(shí)間內(nèi),上能級(jí)儲(chǔ)存的大部分粒子的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榧す饽芰?在輸出端有一個(gè)強(qiáng)的激光巨脈沖輸出。普通的脈沖激光器,光脈沖的寬度約在ms級(jí),峰值功率也只有幾十kW.調(diào) Q 激光器,光脈沖的寬度可以壓到ns級(jí),峰值功率也已達(dá)到MW.而鎖模是進(jìn)一步對(duì)激光進(jìn)行特殊的調(diào)制。

第五章 典型激光器介紹

§1.固體激光器

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

一般固體激光器是指沒(méi)有調(diào)Q、倍頻、鎖模等特殊功能的固體激光器,它是固體激光器的最基本組成形式。本節(jié)重點(diǎn)討論固體激光器的共同部分,即討論固體工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)、冷卻與濾光以及連續(xù)和長(zhǎng)脈沖固體激光器的闕值、激光輸出能量(功率)和效率。在泵浦系統(tǒng)中著重討論當(dāng)前最常用的燈泵浦系統(tǒng)和時(shí)可國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)發(fā)展的激光二極管泵浦系統(tǒng)。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、固體激光器的基本結(jié)構(gòu)與工作物質(zhì)（重點(diǎn)）

固體激光器基本上都是由工作物質(zhì)、泵浦系統(tǒng)、諧振腔和冷卻、濾光系統(tǒng)構(gòu)成的。

紅寶石激光器屬于三能級(jí)系統(tǒng)，紅寶石激光器的優(yōu)點(diǎn)和主要缺點(diǎn)。

二、固體激光器的泵浦系統(tǒng)

固體激光工作物質(zhì)是絕緣晶體，一般都采用光泵浦激勵(lì)。常用的泵浦燈在空間的輻射都是全方位的，固體激光器的泵浦系統(tǒng)還要冷卻和濾光。

三、固體激光器的輸出特性

固體激光器的激光脈沖特性

四、新型固體激光器

1.半導(dǎo)體激光器泵浦的固體激光器

2.可調(diào)諧固體激光器

3.高功率固體激光器

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式 通過(guò)討論讓學(xué)生明白：

紅寶石突出的缺點(diǎn)是閾值高(因是三能級(jí))和性能易隨溫度變化。但具有很多優(yōu)點(diǎn),如:機(jī)械強(qiáng)度高,能承受很高的激光功率密度;容易生長(zhǎng)成較大尺寸;亞穩(wěn)態(tài)壽命長(zhǎng),儲(chǔ)能大,可得到大能量輸出;熒光譜線較寬,容易獲得大能量的單模輸出;低溫性能良好,可得到連續(xù)輸出;紅寶石激光器輸出的紅光(0.6943um),不僅能為人眼可見(jiàn),而且很容易被探測(cè)接收(目前大多數(shù)光電元件和照相乳膠對(duì)紅光的感應(yīng)靈敏度較高)。因此,紅寶石仍屬一種優(yōu)良的工作物質(zhì)而得到廣泛應(yīng)用。用紅寶石制成的大尺寸單脈沖器件輸出能量已達(dá)上千焦耳。單級(jí)調(diào)Q器件很容易得到幾十兆瓦的峰值功率輸出(用這類器件已成功地對(duì)載有角反射器的人造衛(wèi)星進(jìn)行了測(cè)距試驗(yàn))。多級(jí)放大器件的輸出峰值功率已達(dá)數(shù)千兆瓦到一萬(wàn)兆瓦。紅寶石在激光發(fā)展上是貢獻(xiàn)比較大的一種晶體。

§2.氣體激光器

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

本節(jié)重點(diǎn)討論He-Ne激光器的結(jié)構(gòu)和激發(fā)機(jī)理、輸出特性、CO2激光器的結(jié)構(gòu)和激發(fā)過(guò)程 Ar＋激光器的結(jié)構(gòu)、Ar＋激光器的工作持性。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、氦-氖(He-Ne)激光器

1.He-Ne激光器的結(jié)構(gòu)和激發(fā)機(jī)理

2.He-Ne激光器的輸出特性二、二氧化碳激光器

1.CO2激光器的結(jié)構(gòu)和激發(fā)過(guò)程

2．CO2激光器的輸出特性

三、Ar+離子激光器

1.Ar＋激光器的結(jié)構(gòu)

2.Ar＋激光器的激發(fā)機(jī)理

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式

通過(guò)討論讓學(xué)生明白：與其他種類的激光器相比較，氣體激光器的突出優(yōu)點(diǎn)是輸出光束的質(zhì)量好（單色性、相干性、光束方向性和穩(wěn)定性等）。

§3.染料激光器，半導(dǎo)體激光器，其他激光器

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

本節(jié)重點(diǎn)討論染料激光器、半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)和激發(fā)機(jī)理、輸出特性、工作持性等。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、染料激光器的激發(fā)機(jī)理

1.染料分子能級(jí)

2.染料分子的光輻射過(guò)程

3.染料分子的三重態(tài)“陷阱”

二、染料激光器的泵浦

1.閃光燈脈沖泵浦

2.激光脈沖泵浦

三、染料激光器的調(diào)諧

四、半導(dǎo)體的能帶和產(chǎn)生受激輻射的條件

五、PN結(jié)和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

六、半導(dǎo)體激光器的工作原理和閾值條件

七、同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器

八、準(zhǔn)分子激光器 本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式

通過(guò)討論讓學(xué)生明白各種激光器的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)。

激光在信息技術(shù)中的應(yīng)用

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

激光在信息領(lǐng)域的應(yīng)用，包括以激光為信息載體，將聲音、圖象、數(shù)據(jù)等各種信息通過(guò)激光傳送出去，或者通過(guò)激光將信息存儲(chǔ)在光學(xué)存儲(chǔ)器里，以及通過(guò)激光將信息打印或顯示出來(lái)，等等。本節(jié)介紹激光通信、激光顯示、激光存儲(chǔ)等領(lǐng)域的技術(shù)和應(yīng)用，讓學(xué)生了解到激光在上述各方面應(yīng)用的新思想、新概念、新技術(shù)、新進(jìn)展。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

一、光纖通信系統(tǒng)中的激光器和放大器

1．半導(dǎo)體激光器 2．光纖激光器 3．光放大器

二、激光全息三維顯示

1．全息術(shù)的歷史回顧

2．激光全息術(shù)的基本原理和分類

3．白光再現(xiàn)的全息三維顯示 4．計(jì)算全息圖

5．計(jì)算全息三維顯示的優(yōu)點(diǎn)

三、激光存儲(chǔ)技術(shù)

1．激光存儲(chǔ)的基本原理、分類及特點(diǎn)

2．激光光盤存儲(chǔ)

3．激光體全息光存儲(chǔ)

4．激光存儲(chǔ)技術(shù)的新進(jìn)展

四、激光掃描和激光打印機(jī)

1．激光掃描

2．激光打印機(jī)

本節(jié)課教學(xué)手段：

采用多媒體形式

通過(guò)學(xué)習(xí)讓學(xué)生了解到激光在上述各方面應(yīng)用的新思想、新概念、新技術(shù)、新進(jìn)展。

復(fù)習(xí)課

本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)：

系統(tǒng)復(fù)習(xí)本學(xué)期所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，幫助學(xué)生總結(jié)本課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決問(wèn)題的辦法。讓學(xué)生了解到：在光信息科學(xué)與技術(shù)知識(shí)體系中，激光在信息產(chǎn)生、獲取和處理中均起到重要作用。

本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容：

重點(diǎn)：輻射半經(jīng)典理論、光譜線形及加寬機(jī)制、增益飽和、閾值條件、連續(xù)激光器的穩(wěn)態(tài)建立、諧振腔的穩(wěn)定條件、諧振腔的衍射理論及高斯光束的解析特性、等價(jià)共焦腔、調(diào)Q及鎖模技術(shù)原理

難點(diǎn)：增益飽和、諧振腔的衍射理論及高斯光束的解析特性

解決辦法：針對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，采取重點(diǎn)復(fù)習(xí)，認(rèn)真閱讀教科書，通過(guò)比較多樣化解題方式，并借助上課時(shí)發(fā)下去的多媒體課件的直觀化，真正理解和掌握重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，握激光器運(yùn)轉(zhuǎn)的基本物理原理及激光應(yīng)用技術(shù)的理論基礎(chǔ)。為后續(xù)專業(yè)課程的進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，為今后在光電子學(xué)及相關(guān)的電子信息科學(xué)等領(lǐng)域從事學(xué)術(shù)研究和教學(xué)工作奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。

本節(jié)課教學(xué)手段：

借助多媒體課件的直觀化，使學(xué)生真正理解和掌握重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容。

第三篇：數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教案

實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式 《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

?（實(shí)驗(yàn)名稱：）?

? 專業(yè)

? 班級(jí)級(jí)（）班 ? 學(xué)號(hào) ? 學(xué)生姓名 ? 指導(dǎo)老師

? 攀枝花計(jì)算機(jī)學(xué)院 年月日

?

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

? 本次實(shí)驗(yàn)所涉及并要求掌握的知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)老師實(shí)驗(yàn)前的講授自行撰寫。（小四號(hào)字，宋體）?

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

? 本次實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容及相關(guān)題目描述（小四號(hào)字，宋體）?

三、SQL語(yǔ)句及運(yùn)行結(jié)果 ? 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)：

在數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)右鍵新建數(shù)據(jù)庫(kù)，增加和修改數(shù)據(jù)文件名，設(shè)置增長(zhǎng)方式以及數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯名稱

文件組添加Slave文件組 ? 修改數(shù)據(jù)庫(kù)：

利用SQL語(yǔ)句修改，刪除，添加數(shù)據(jù)庫(kù)文件

? 刪除數(shù)據(jù)庫(kù)：

? ?

? 按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫的SQL語(yǔ)句或程序代碼與結(jié)果顯示（小四號(hào)字，宋體）?

四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)

? 1 ．實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及解決過(guò)程 ? 2 ．實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的錯(cuò)誤及原因分析 ? 3 ．實(shí)驗(yàn)體會(huì)和收獲。

實(shí)驗(yàn)一 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)(操作型)1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)理解并掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念；

(2)理解并掌握數(shù)據(jù)文件、日志文件、文件組的基本概念；

(3)熟練掌握和使用SQL Server Management Studio管理器創(chuàng)建、刪除、更改（包括文件組、文件大小、文件增長(zhǎng)方式等參數(shù)）數(shù)據(jù)庫(kù)；(4)熟練使用DDL語(yǔ)句來(lái)創(chuàng)建、刪除、更改（包括文件組、文件大小、文件增長(zhǎng)方式等參數(shù)）數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

件組，分別是主文件組和“Slave”文件組。數(shù)據(jù)庫(kù)包含兩個(gè)數(shù)據(jù)文件，分別是“mymaster.mdf”和“myslave.ndf”，其中數(shù)據(jù)文件“mymaster.mdf”屬于主文件組，存放在d:data目錄下，文件初始大小50M，文件屬性為自動(dòng)增長(zhǎng)，每次增長(zhǎng)10%。數(shù)據(jù)文件“myslave.ndf”存放在e:data目錄下，屬于Slave文件組，文件大小固定為50M。該數(shù)據(jù)庫(kù)有一個(gè)日志文件，日志文件名稱“mylog.ldf”，文件位于c:log目錄中，日志文件初始大小為50M，文件屬性為自動(dòng)增長(zhǎng)，每次增長(zhǎng)10M，最大文件大小為100M（實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要保證c:Log、d:data和e:data目錄存在，否則會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，如果計(jì)算機(jī)d:盤或e:盤不存在，實(shí)驗(yàn)時(shí)須將路徑調(diào)整到已存在的磁盤下）；(1)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)：待創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯名稱為“MyDB”。該數(shù)據(jù)庫(kù)有兩個(gè)文(2)修改數(shù)據(jù)庫(kù)：將剛才創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫(kù)“MyDB”的名稱修改為“TESTDB”，并刪除數(shù)據(jù)文件“myslave.ndf”，同時(shí)增加一個(gè)數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件邏輯名稱為“test“，文件名稱為“test.ndf”，數(shù)據(jù)文件位于e:data（在e盤存在的情況下，如果e盤不存在，可指定道其他磁盤位置下），其他參數(shù)默認(rèn)；

(3)刪除剛剛創(chuàng)建的“TESTDB”數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理（包括創(chuàng)建、修改、刪除）可以有兩種方式完成，使用SQL Server Management Studio管理器可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)的日常管理，還可以通過(guò)查詢窗口輸入DDL語(yǔ)句完成數(shù)據(jù)庫(kù)的管理。

1.3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建

(1)使用SQL Server Management Studio創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)(2)使用SQL語(yǔ)句創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)

1.3.2 修改數(shù)據(jù)庫(kù)

1.3.3 刪除數(shù)據(jù)庫(kù)“TESTDB”

(1)使用Management Studio刪除“TESTDB”(2)使用SQL語(yǔ)句刪除數(shù)據(jù)庫(kù)

1.4 思考與練習(xí)

答：(1)什么是數(shù)據(jù)庫(kù)？數(shù)據(jù)庫(kù)的組成有哪些？

(2)什么是文件組？如何創(chuàng)建文件組？主文件組可以刪除嗎？

答：

(3)數(shù)據(jù)文件，日志文件各有什么作用？

答：

(4)文件增長(zhǎng)方式有哪些？如何設(shè)置？

答：1）在新建數(shù)據(jù)庫(kù)的界面中設(shè)置自動(dòng)增長(zhǎng)方式

2）利用SQL語(yǔ)句size設(shè)置大小，filegrowth設(shè)置增長(zhǎng)類型，maxsize設(shè)置最大文件.(5)SQL Server Management Studio與數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系是什么

答：

第四篇：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用

一：名解/填空/選擇/判斷（我也不知道是啥）

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：將分布在不同地理位置的具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)等設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)連接在一起，按照共同遵循的網(wǎng)絡(luò)規(guī)則，配有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件的情況下實(shí)現(xiàn)信息交換、數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。2.數(shù)據(jù)：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體 3.信息：數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋

4.信號(hào)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式在介質(zhì)中傳播。5.信道：傳送信息的線路（或通路）

6.比特：即一個(gè)二進(jìn)制位。比特率為每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)（即數(shù)據(jù)傳送速率）7.碼元：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元 8.波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝弧２ㄌ芈蕿槊棵雮魉偷拇a元數(shù)（即信號(hào)傳送速率）。9.誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)，是一個(gè)概率值

10.數(shù)字信號(hào)：計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的電信號(hào)是用兩種不同的電平表示0、1 比特序列的電壓脈沖信號(hào)，這種電信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)

11.模擬信號(hào)：電話線上傳送的按照聲音的強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電信號(hào)稱為模擬信號(hào)，信號(hào)電平是連續(xù)變化的

12.信息編碼：將信息用二進(jìn)制數(shù)表示的方法 13.數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法。14.帶寬：信道傳輸能力的度量。

15.時(shí)延：信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。

16.時(shí)延帶寬乘積：某一信道所能容納的比特?cái)?shù)。時(shí)延帶寬乘積=帶寬×傳播時(shí)延 17.往返時(shí)延（RTT）：從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送端收到接收端的確認(rèn)所經(jīng)歷的時(shí)間RTT≈2×傳播時(shí)延

18.通信的三個(gè)要素：信源、信宿和信道

19.噪聲：任何信道都不是完美無(wú)缺的，因此會(huì)對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生干擾，稱為“噪聲” 20.數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)的信道。（如ADSL、ISDN、DDN、ATM、局域網(wǎng)）

21.模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。（CATV、無(wú)線電廣播、電話撥號(hào)線路）22.數(shù)字通信：在數(shù)字信道上實(shí)現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸 23.模擬通信：在模擬信道上實(shí)現(xiàn)模擬信息或數(shù)字信息的傳輸

24.串行通信：將待傳送的每個(gè)字符的二進(jìn)制代碼按由低位到高位的順序依次發(fā)送的方式稱為串行通信

25.并行通信；利用多條并行的通信線路，將表示一個(gè)字符的8位二進(jìn)制代碼同時(shí)通過(guò)8條對(duì)應(yīng)的通信信道發(fā)送出去，每次發(fā)送一個(gè)字符代碼 26.單工：數(shù)據(jù)單向傳輸

27.半雙工：數(shù)據(jù)可以雙向交替?zhèn)鬏敚荒茉谕粫r(shí)刻雙向傳輸（例：對(duì)講機(jī)）28.全雙工：數(shù)據(jù)可以雙向同時(shí)傳輸（例：電話）

29.基帶傳輸：不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)直接在信道上傳送以太網(wǎng)（局域網(wǎng)）30.頻帶傳輸：數(shù)字信號(hào)調(diào)制成音頻模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)。通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)

31.寬帶傳輸：把信號(hào)調(diào)制成頻帶為幾十MHZ到幾百M(fèi)HZ的模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)。閉路電視的信號(hào)傳輸 32.多路復(fù)用：多個(gè)信息源共享一個(gè)公共信道

33.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：在兩個(gè)實(shí)體間控制數(shù)據(jù)交換規(guī)則的集合

34.網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)：層和協(xié)議的集合被稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 35.電路交換：在通信雙方之間建立一條臨時(shí)專用線路的過(guò)程。36.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：兩個(gè)實(shí)體間控制數(shù)據(jù)交換規(guī)則的在集合 37.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：層和協(xié)議的集合被稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

38.域：是指某一類Internet主機(jī)的集合，它是管理一類Internet主機(jī)的一種組織形式。39.域名：是標(biāo)識(shí)域的自然語(yǔ)言名稱，它與數(shù)字型的IP地址一一對(duì)應(yīng)。

40.域名系統(tǒng)：是管理域的命名、管理主機(jī)域名、實(shí)現(xiàn)主機(jī)域名與IP地址解析的系統(tǒng)。41.文件傳輸：TCP／IP的文件傳輸協(xié)議FTP：負(fù)責(zé)將文件從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)上，并且保證其傳輸?shù)目煽啃?/p>

42.www基本概念：以超文本標(biāo)注語(yǔ)言HTML與超文本傳輸協(xié)議HTTP為基礎(chǔ)，能夠提供面向Internet服務(wù)的、一致的用戶界面的信息瀏覽系統(tǒng)。

43.HTML：超文本標(biāo)注語(yǔ)言HTML是一種用來(lái)定義信息表現(xiàn)方式的格式，它告訴WWW瀏覽器如何顯示信息，如何進(jìn)行鏈接。一份文件如果想通過(guò)WWW主機(jī)來(lái)顯示的話，就必須要求它符合HTML的標(biāo)準(zhǔn)。

44.主頁(yè)：是指?jìng)€(gè)人或機(jī)構(gòu)的基本信息頁(yè)面，用戶通過(guò)主頁(yè)可以訪問(wèn)有關(guān)的信息資源。主頁(yè)通常是用戶使用WWW瀏覽器Internet上任何WWW服務(wù)器（即Web主機(jī)）所看到的第一個(gè)頁(yè)面。

45.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全：通過(guò)采用各種安全技術(shù)和管理上的安全措施，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可用性，完整性和保密性，其目的是確保經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換的數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生增加，修改，丟失和泄露等

46.數(shù)據(jù)加密：是通過(guò)某種函數(shù)進(jìn)行變換，把正常數(shù)據(jù)報(bào)文（明文）轉(zhuǎn)換為密文。

47.密碼體制：是指一個(gè)系統(tǒng)所采用的基本工作方式以及它的兩個(gè)基本構(gòu)成要素，即加密/解密算法和密鑰

48.對(duì)稱密碼體制：傳統(tǒng)密碼體制所用的加密密鑰和解密密鑰相同 49.非對(duì)稱密碼體制：加密密鑰和解密密鑰不相同

50.密鑰：密碼算法中的可變參數(shù)。改變了密鑰，也就改變了明文與密文之間等價(jià)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系；

51.密碼算法：相對(duì)穩(wěn)定?？梢园衙艽a算法視為常量，而密鑰則是一個(gè)變量；在設(shè)計(jì)加密系統(tǒng)時(shí)，加密算法是可以公開(kāi)的，真正需要保密的是密鑰

52.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^(guò)網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

53.傳輸可靠性：數(shù)據(jù)能正確送達(dá)、數(shù)據(jù)能有序送達(dá) 54.通信的三個(gè)要素：信源、信宿和信道 二簡(jiǎn)答/問(wèn)答/計(jì)算

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本特征：

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的共享 ○②互聯(lián)的計(jì)算機(jī)是分布在不同地理位置的多臺(tái)獨(dú)立的“自治計(jì)算機(jī)”，沒(méi)有明確主從關(guān)系

③ 聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)必須遵循全網(wǎng)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

2.計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別：

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)：是以傳輸信息為主要目的、用通信線路將多個(gè)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)是在物理結(jié)構(gòu)上具有了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形，以相互間的數(shù)據(jù)傳輸為主要目的，資源共享能力弱，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的低級(jí)階段。3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類：

（1）按傳輸技術(shù)劃分：廣播式網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)—點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)

（2）按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與覆蓋范圍劃分：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)

（3）按網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸與交換系統(tǒng)的所有權(quán)劃分:專用網(wǎng)、共用網(wǎng)

（4）按交換技術(shù)劃分:電路交換網(wǎng)絡(luò)、報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)、分組交換（包交換）網(wǎng)絡(luò)

（5）按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分:星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)（6）按傳輸信道劃分:模擬信道網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信道網(wǎng)絡(luò) 4.常用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類的主要依據(jù)：

①根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)②根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍與規(guī)模 5.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與組成：

(1)：從數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信的角度，其結(jié)構(gòu)可以分成兩個(gè)部分：①負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)和終端②負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的通信控制處理機(jī)ccp與通信線路

(2): 從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成角度，典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯功能上可以分為兩個(gè)子網(wǎng)：

資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng) 6.資源子網(wǎng)的組成：

（1）主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（①為本地用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)其它主計(jì)算機(jī)設(shè)備、共享資源提供服務(wù)②為網(wǎng)中其它用戶或主機(jī)共享本地資源提供服務(wù)）（2）終端（輸入、輸出信息、存儲(chǔ)與處理信息）

（3）終端控制器（4）聯(lián)網(wǎng)外設(shè)（5）各種軟件資源、數(shù)據(jù)資源

功能：負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。7.通信子網(wǎng)：由網(wǎng)絡(luò)通信控制處理機(jī)、通信線路與其它通信設(shè)備組成。功能：完成全網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理工作

（1）通信控制機(jī)：①存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)處理機(jī)②集中器③網(wǎng)絡(luò)協(xié)議變換器④報(bào)文分組組裝／拆卸設(shè)備

（2）通信線路：是通信控制處理機(jī)與通信控制處理機(jī)、通信控制處理機(jī)與主計(jì)算機(jī)之間提供通信信道

8.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)型的分類：

（1）點(diǎn)—點(diǎn)線路通信子網(wǎng)的拓?fù)洌ㄐ切?、?shù)型、環(huán)型、網(wǎng)狀型）（2）廣播信道通信子網(wǎng)的拓?fù)?9.星型特點(diǎn)：

①結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)-點(diǎn)通信線路與中心結(jié)點(diǎn)連接

②中心結(jié)點(diǎn)控制全網(wǎng)的通信，任何兩結(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過(guò)中心結(jié)點(diǎn) ③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，便于管理

④網(wǎng)絡(luò)的中心結(jié)點(diǎn)是全網(wǎng)可靠性的瓶頸，中心結(jié)點(diǎn)的故障可能造成全網(wǎng)癱瘓 10.環(huán)型特點(diǎn)：

①結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)一點(diǎn)通信線路連接成閉合環(huán)路，環(huán)中數(shù)據(jù)將沿一個(gè)方向逐站傳送 ②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳輸延時(shí)確定

③環(huán)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)與連接結(jié)點(diǎn)之間的通信線路都會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)可靠性的瓶頸 ④環(huán)中任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)線路故障，都可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓 11.樹(shù)型拓?fù)錁?gòu)型可以看成是星型拓?fù)涞臄U(kuò)展,特點(diǎn)：

結(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接，信息交換主要在上、下結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，相鄰及同層結(jié)點(diǎn)之間一般不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)交換量小。12.網(wǎng)狀型（無(wú)規(guī)則型）特點(diǎn)：

①結(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，沒(méi)有規(guī)律 ②系統(tǒng)可靠性高

③結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法與流量控制方法 13.中國(guó)的四大網(wǎng)絡(luò)體系：

（1）中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（CERNET）（2）中國(guó)科技網(wǎng)（CSTNET）

（3）中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（CHINANET）（4）中國(guó)金橋信息網(wǎng)（CHINAGBN）

14.從傳輸介質(zhì)的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)通信主要有兩種方式：有線通信方式和無(wú)線通信方式 15.有線通信方式的傳輸介質(zhì)：雙絞線（最常用）、同軸電纜、光纖電纜

無(wú)線通信方式的傳輸介質(zhì)：無(wú)線通信信道、衛(wèi)星通信信道 16.雙絞線的主要特性：

（1）物理特性：屏蔽雙絞線（STP）非屏蔽雙絞線（UTP）屏蔽雙絞線由外部保護(hù)層、屏蔽層與多對(duì)雙絞線組成。非屏蔽雙絞線由外部保護(hù)層與多對(duì)雙絞線組成。

（2）傳輸特性：美國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）規(guī)定了五種質(zhì)量級(jí)別的雙絞線。

1類線的檔次最低，5類線的檔次最高 1類線：語(yǔ)音傳輸

2類線：語(yǔ)音傳輸以及進(jìn)行最大速率為4Mbps的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸 3類線：目前在大多數(shù)電話系統(tǒng)中使用的標(biāo)準(zhǔn)電纜（10M）

4類線：用于10 BASE-T、100 BASE-T和基于令牌的局域網(wǎng)（16M）5類線：用于100 BASE-T和10 BASE-T網(wǎng)絡(luò)（100M）

選擇雙絞線電纜所需遵循的準(zhǔn)則是：采用能夠安全有效完成任務(wù)所需的電纜（3）聯(lián)通性：雙絞線既可用于點(diǎn)到點(diǎn)連接，也可用于多點(diǎn)連接。（4）地理范圍：雙絞線用做遠(yuǎn)程中繼線時(shí)，最大距離可達(dá)15公里；用于10Mbps局域網(wǎng)時(shí)，與集線器的距離最大為100米。

（5）抗干擾性：雙絞線的抗干擾性取決于一束線中相鄰線對(duì)的扭曲長(zhǎng)度及適當(dāng)?shù)钠帘危?）價(jià)格：雙絞線的價(jià)格低于其它傳輸介質(zhì)，并且安裝、維護(hù)方便。17.同軸電纜的主要特性：

（1）物理特性：由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體及外部保護(hù)層組成。內(nèi)導(dǎo)體是單股實(shí)心線或絞合線（通常是銅制的）。外導(dǎo)體由絕緣層包裹，或是金屬包層或是金屬網(wǎng)。同軸電纜外導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)既是導(dǎo)體的一部分，還能（屏蔽）防止外部環(huán)境造成的干擾，阻止內(nèi)層導(dǎo)體的輻射能量干擾其它導(dǎo)線

（2）傳輸特性：既可傳輸模擬信號(hào)又可傳輸數(shù)字信號(hào)

（3）連通性：既支持點(diǎn)到點(diǎn)連接，也支持多點(diǎn)連接?；鶐S電纜可支持?jǐn)?shù)百臺(tái)設(shè)備的連接，而寬帶同軸電纜可支持?jǐn)?shù)千臺(tái)設(shè)備的連接

（4）覆蓋范圍：基帶同軸電纜使用的最大距離限制在幾公里范圍內(nèi)，而寬帶同軸電纜最大距離可達(dá)幾十公里左右。（5）抗干擾能力：較強(qiáng)（6）價(jià)格：居中

基帶同軸電纜：數(shù)字信號(hào)的傳輸 50Ω用于局域網(wǎng) 75ΩCATV傳輸寬帶模擬/數(shù)字信號(hào)

18.與雙絞線相比同軸電纜抗干擾能力強(qiáng)，能夠應(yīng)用于頻率更高、數(shù)據(jù)傳輸速率更快的情況 19.光纖電纜（光纖芯、包層、外部保護(hù)層）：（1）物理特性：一種傳輸光信號(hào)的傳輸媒介（2）傳輸特性：全反射

發(fā)送端兩種光源：發(fā)光二極管LED注入型激光二極管ILD 多模光纖：指光纖的光信號(hào)與光纖軸成多個(gè)可分辨角度的多光線傳輸 單模光纖：指光纖的光信號(hào)僅與光纖軸成單個(gè)可分辨角度的單光線傳輸

單模光纖的帶寬最寬，多模漸變光纖次之，多模突變光纖的帶寬窄，單模光纖適于大容量遠(yuǎn)距離通信，多模突變光纖適于中等距離的通信，而多模突變光纖只適于小容量的短距離通信；在制造工藝方面，單模光纖的難度最大

（3）連通性：光纖最普遍的連接方法是點(diǎn)到點(diǎn)方式

（4）它可以在6—8公里的距離內(nèi)，在不使用中繼器的情況下，實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸（5）抗干擾力：長(zhǎng)距離、高速率的傳輸中保持低誤碼率

-5—-6-7雙絞線典型的誤碼率在1010之間，基帶同軸電纜的誤碼率低于10，寬帶同軸電纜的誤-9-10碼率低于10，而光纖的誤碼率可以低于10，光纖傳輸?shù)陌踩耘c保密性極好 光纖具有低損耗、寬頻帶、高數(shù)據(jù)傳輸速率、低誤碼率與安全保密性好的特點(diǎn) 20.電磁波的傳播方式：

（1）一種是在自由空間中傳播，即通過(guò)無(wú)線方式傳播

（2）另一種是在有限制的空間區(qū)域內(nèi)傳播，即通過(guò)有線方式傳播。（用同軸電纜、雙絞線、光纖等）在同軸電纜中，電磁波傳播的速度大約等于光速的2/3 21.電磁波按頻率由低到高可分為：按照頻率由低向高排列，不同頻率的電磁波可以分為無(wú)線、微波、紅外、可見(jiàn)光、紫外線、X射線與γ射線。用于通信的主要有無(wú)線、微波、紅外與可見(jiàn)光

22.移動(dòng)物體之間的通信依靠無(wú)線通信手段：無(wú)線/微波通信系統(tǒng)、蜂窩/衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng) 23.無(wú)線電波的特性與頻率有關(guān)。在較低頻率上，無(wú)線電波能輕易地通過(guò)障礙物，但是能量隨著與信號(hào)源距離的增大而急劇減小。在高頻上，無(wú)線電波趨于直線傳播并受障礙物的阻擋，還會(huì)被雨水吸收。

24.中繼站的功能是進(jìn)行變頻、放大和功率補(bǔ)償，其數(shù)量的多少則與傳輸距離和地形地貌有關(guān)

25.傳統(tǒng)的蜂窩電話系統(tǒng)是模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)，它以模擬電路交換蜂窩技術(shù)為基礎(chǔ) 26.衛(wèi)星傳輸?shù)淖罴杨l段在1—10GHz之間，C頻段是目前使用較多的一種，它位于1—10GHz的最佳頻率范圍內(nèi) 27.衛(wèi)星通訊的優(yōu)勢(shì)：

衛(wèi)星通信覆蓋區(qū)域大，傳輸距離遠(yuǎn)、可以實(shí)現(xiàn)多向多地址的通信、通信容量大、機(jī)動(dòng)靈活、不易受到噪聲影響，轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)少，通信質(zhì)量好，可靠性高 缺點(diǎn)：遠(yuǎn)距離信息傳輸導(dǎo)致的時(shí)延過(guò)大，發(fā)射功率要求高 28.同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元從何時(shí)開(kāi)始

同步脈沖也可位于碼元的中部、一個(gè)碼元也可有多個(gè)同步脈沖相對(duì)應(yīng) 29.比特率、波特率和信號(hào)編碼級(jí)數(shù)的關(guān)系

Rbit = Rbaud log2M（M-信號(hào)的編碼級(jí)數(shù)，Rbit-比特率，Rbaud-波特率）在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率（一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特）30.帶寬BW ≈ fmax－ fmin b/s，kb/s，Mb/s，Gb/s單位：赫茲（Hz）31.時(shí)延=處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延 +發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延

處理時(shí)延=對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和錯(cuò)誤校驗(yàn)所需的時(shí)間 排隊(duì)時(shí)延=數(shù)據(jù)在中間結(jié)點(diǎn)等待轉(zhuǎn)發(fā)的延遲時(shí)間 發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)位數(shù)/信道帶寬

傳播時(shí)延=d/s d:距離，s:介質(zhì)中信號(hào)傳播速度

32.編碼：數(shù)據(jù)→適合傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)——便于同步、識(shí)別、糾錯(cuò) 調(diào)制：數(shù)字信號(hào)→適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位 解調(diào)：接收波形→數(shù)字信號(hào) 解碼：數(shù)字信號(hào)→原始數(shù)據(jù)

33.信息通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過(guò)程：

把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號(hào)形式通過(guò)信道傳送到目的地 34.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成： 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：（1）傳輸線路（有線介質(zhì)、無(wú)線介質(zhì)）

（2）傳輸設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器、中繼器、多路復(fù)用器、交換機(jī)等 調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備也稱為DCE）

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)、終端（DTE）又分為：

源系統(tǒng)（信源＋發(fā)送器）：發(fā)出數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī) 目的系統(tǒng)（信宿＋接收器）：接收數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)

35.數(shù)據(jù)通信基本過(guò)程：

五個(gè)階段：建立物理連接、建立邏輯連接、數(shù)據(jù)傳輸、斷開(kāi)邏輯連接、斷開(kāi)物理連接 兩項(xiàng)內(nèi)容：數(shù)據(jù)傳輸和通信控制 36.數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)

抗噪聲（干擾）能力強(qiáng)、可以控制差錯(cuò)，提高了傳輸質(zhì)量、便于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、易于加密、保密性強(qiáng)、可以傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像，通用、靈活

37.Nyquist公式：用于無(wú)噪聲理想低通信道(估算已知帶寬信道的最高數(shù)據(jù)傳輸速率)C = 2W log2 M C = 數(shù)據(jù)傳輸率（b/s）W = 帶寬（Hz）M = 信號(hào)編碼級(jí)數(shù) 38.shannon公式：用于有噪聲干擾信道 C = W log2（1+S/N）

C: 傳輸率(b/s)W: 帶寬(Hz)S/N: 信噪比 39.Nyquist公式和Shannon公式的比較

C = 2W log2M ◇用于理想信道（不存在）

◇數(shù)據(jù)傳輸率隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加。

C = W log2（1+S/N）

◇用于有噪聲信道

◇無(wú)論信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加到多少，此公式給出了有噪聲信道可能達(dá)到的最大數(shù)據(jù)傳輸速率上限。

原因：噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無(wú)限增加。

40.數(shù)據(jù)通信中需要在三個(gè)層次上實(shí)現(xiàn)同步：位—位同步、字符—字符同步、幀—幀同步 41.位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，2種同步方法： 外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號(hào)，接收方用接收到的同步信號(hào)來(lái)鎖定自己 的時(shí)鐘脈沖頻率

外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號(hào)，接收方用接收到的同步信號(hào)來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率

42.字符同步：找到正確的字符邊界。常用的為起止式（異步式）。在這種方式中，每個(gè)字符的傳輸需要： 1個(gè)起始位、5—8個(gè)數(shù)據(jù)位、1、1.5或2個(gè)停止位 采用這種同步方式的通信也稱“異步通信”。起止式的優(yōu)缺點(diǎn)：

每個(gè)字符開(kāi)始時(shí)都會(huì)重新獲得同步； 每?jī)蓚€(gè)字符之間的間隔時(shí)間不固定； 增加了輔助位，所以傳輸效率低

43.幀同步：識(shí)別一個(gè)幀的起始和結(jié)束。幀（Frame）：數(shù)據(jù)鏈路中的傳輸單位——包含數(shù)據(jù)和控制信息的數(shù)據(jù)塊

面向字符的——以同步字符（SYN，16H）來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開(kāi)始，適用于數(shù)據(jù)為字符類型的幀 面向比特的——以特殊位序列（7EH，即01111110）來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)幀的開(kāi)始，適用于任意數(shù)據(jù)類型的幀

44.異步傳輸和同步傳輸?shù)膮^(qū)別：

1、異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸

2、異步傳輸?shù)膯挝皇亲址絺鬏數(shù)膯挝皇菐?/p>

3、異步傳輸通過(guò)字符起止的開(kāi)始和停止碼抓住再同步的機(jī)會(huì)，而同步傳輸則是從數(shù)據(jù)中抽取同步信息。

4、異步傳輸對(duì)時(shí)序的要求較低，同步傳輸往往通過(guò)特定的時(shí)鐘線路協(xié)調(diào)時(shí)序

5、異步傳輸相對(duì)于同步傳輸效率較低 45．模擬傳輸和數(shù)字傳輸所使用的技術(shù) 模擬數(shù)據(jù)—移頻、調(diào)制—模擬信號(hào) 模擬數(shù)據(jù)—PCM編碼—數(shù)字信號(hào) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)—調(diào)制—模擬信號(hào) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)—數(shù)字編碼—數(shù)字信號(hào) 46.編碼與調(diào)制的區(qū)別

編碼：用數(shù)字信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù) 調(diào)制：用模擬信號(hào)承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)_ 47.多路復(fù)用技術(shù)：提高線路利用率

適用場(chǎng)合：當(dāng)信道的傳輸能力大于每個(gè)信源的平均傳輸需求時(shí) 48.復(fù)用的基本思想：

把公共共享信道用某種方法劃分成多個(gè)子信道，每個(gè)子信道傳輸一路數(shù)據(jù) 頻分復(fù)用FDM：按頻率劃分不同的信道，如CATV系統(tǒng) 波分復(fù)用WDM：按波長(zhǎng)劃分不同的信道，用于光纖傳輸 時(shí)分復(fù)用TDM ：按時(shí)間劃分不同的信道，目前應(yīng)用最廣泛 碼分復(fù)用CDM：按地址碼劃分不同的信道，非常有發(fā)展前途

49.頻分復(fù)用FDM：原理：整個(gè)傳輸頻帶被劃分為若干個(gè)頻率通道，每路信號(hào)占用一個(gè)頻率通道進(jìn)行傳輸。頻率通道之間留有防護(hù)頻帶以防相互干擾。波分復(fù)用——光的頻分復(fù)用

原理：整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)波長(zhǎng)范圍，每路信號(hào)占用一個(gè)波長(zhǎng)范圍來(lái)進(jìn)行傳輸 時(shí)分復(fù)用TDM 原理：把時(shí)間分割成小的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片分為若干個(gè)時(shí)隙，每路數(shù)據(jù)占用一個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸。在通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用極為廣泛 碼分復(fù)用CDM 原理：每個(gè)用戶把發(fā)送信號(hào)用接收方的地址碼序列編碼（任意兩個(gè)地址碼序列相互正交）50.一個(gè)時(shí)間片內(nèi)傳輸?shù)亩嗦窋?shù)據(jù)稱為幀。51.統(tǒng)計(jì)（異步）TDM——STDM TDM的缺點(diǎn)：某用戶無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶也不能占用該時(shí)隙，將會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。STDM：用戶不固定占用某個(gè)時(shí)隙，有空時(shí)隙就將數(shù)據(jù)放入。55.數(shù)據(jù)交換技術(shù)：按某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源

（目的：節(jié)省線路投資，提高線路利用率）

56.實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報(bào)文交換和分組交換

54.電路交換：在通信雙方之間建立一條臨時(shí)專用線路的過(guò)程（可以是真正的物理線路，也可以是一個(gè)復(fù)用信道）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路?！Q為“面向連接的”（典型例子：電話）過(guò)程：建立連接→通信→釋放連接 優(yōu)缺點(diǎn)：

建立連接的時(shí)間長(zhǎng)；

一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低； 無(wú)糾錯(cuò)機(jī)制；

建立連接后，傳輸延遲小。

不適用于計(jì)算機(jī)通信：因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點(diǎn)，真正傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間不到10% 57.報(bào)文交換：以報(bào)文為單位進(jìn)行“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”交換的技術(shù)。

在交換過(guò)程中，交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級(jí)一級(jí)中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸之前不需要建立端到端的連接，僅在相鄰結(jié)點(diǎn)傳輸報(bào)文時(shí)建立結(jié)點(diǎn)間的連接?！Q為“無(wú)連接的”（典型例子：電報(bào)）

整個(gè)報(bào)文（Message）作為一個(gè)整體一起發(fā)送。優(yōu)缺點(diǎn)：

沒(méi)有建立和拆除連接所需的等待時(shí)間； 線路利用率高； 傳輸可靠性較高；

報(bào)文大小不一，造成存儲(chǔ)管理復(fù)雜；

大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，且對(duì)存儲(chǔ)容量要求較高；出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。55.分組交換（包交換）：將報(bào)文分割成若干個(gè)大小相等的分組（Packet）進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端的通路——也是“無(wú)連接的”。有強(qiáng)大的糾錯(cuò)機(jī)制、流量控制、擁塞控制和路由選擇功能。優(yōu)缺點(diǎn)：

對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求較低，可以用內(nèi)存來(lái)緩沖分組——速度快； 轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小——適用于交互式通信；

某個(gè)分組出錯(cuò)可以僅重發(fā)出錯(cuò)的分組——效率高； 各分組可通過(guò)不同路徑傳輸，容錯(cuò)性好。

需要分割報(bào)文和重組報(bào)文，增加了端站點(diǎn)的負(fù)擔(dān)。分組交換有兩種交換方式：數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式 56.數(shù)據(jù)報(bào)方式（Datagram）各分組獨(dú)立地確定路由（傳輸路徑）

不能保證分組按序到達(dá)，所以目的站點(diǎn)需要按分組編號(hào)重新排序和組裝

57.虛電路方式（Virtual Circuit）:通信前預(yù)先建立一條邏輯連接——虛電路 三個(gè)過(guò)程：建立－數(shù)據(jù)傳輸－拆除

虛電路的路由在建立時(shí)確定，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)則不再需要。提供的是“面向連接”的服務(wù)。58.差錯(cuò)控制：在通信過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)、檢測(cè)差錯(cuò)并進(jìn)行糾正 59.產(chǎn)生差錯(cuò)的原因： 信號(hào)衰減和熱噪聲

信道的電氣特性引起信號(hào)幅度、頻率、相位的畸變； 信號(hào)反射，串?dāng)_；

沖擊噪聲，閃電、大功率電機(jī)的啟停等 60.檢錯(cuò)碼主要有兩種編碼方法：

奇偶校驗(yàn)：只能用于面向字符的通信協(xié)議中

只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)位錯(cuò)，偶數(shù)個(gè)位錯(cuò)則不能檢出

61.循環(huán)冗余校驗(yàn)：

校驗(yàn)和是16位或32位的位串。CRC校驗(yàn)的關(guān)鍵是如何計(jì)算校驗(yàn)和 CRC校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)能力： 可檢出所有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)； 可檢出所有單位/雙位錯(cuò)；

可檢出所有≤G(x)長(zhǎng)度的突發(fā)錯(cuò)。常用的生成多項(xiàng)式G(x)：

16152CRC16=x+x+x+1 ***7542CRC32=x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+x+1 62.CRC校驗(yàn)和的計(jì)算

以數(shù)據(jù)塊（幀, Frame）為單位進(jìn)行校驗(yàn)

將數(shù)據(jù)塊構(gòu)成的位串看成是系數(shù)為0或1的多項(xiàng)式

54如110001，可表示成多項(xiàng)式 x + x + 1 若G(x)為r階，幀為m位，其多項(xiàng)式為M(x)，則在幀后面添加r個(gè)0，成為

rm+r位，相應(yīng)多項(xiàng)式2M(x)

r按模2除法用2M(x)除以G(x)：商Q(x)，余R(x)r即： 2M(x)= G(x)Q(x)+R(x)

r按模2加法把2M(x)與余數(shù)R(x)相加，結(jié)果就是要傳送的帶校驗(yàn)和的幀的多項(xiàng)式T(x)：

r即：T(x)= 2M(x)+ R(x)

r實(shí)際上，T(x)=2M(x)+R(x)=[G(x)Q(x)+R(x)]+R(x)=G(x)Q(x)(模2運(yùn)算)所以，若接收的T(x)正確，則它肯定能被G(x)除盡。

542例：已知信息碼為1000100101。給定G（x）= x+x+x+1。求CRC 循環(huán)校驗(yàn)碼 因?yàn)橐阎畔⒋a為：1000100101，952 所以 f（x）= x+x+x+1 k 141075 f（x）·x= x+x+x+x = ***

542 G（x）= x+x+x+1 = 110101

CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼為： 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 63.數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)據(jù)涉及對(duì)事物的表示形式，信息涉及對(duì)數(shù)據(jù)所表示內(nèi)容的解釋 64.按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘?hào)類型，可以相應(yīng)地將通信系統(tǒng)分為：

模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng) 65.為什么要進(jìn)行數(shù)字化？

（1）抗干擾、抗噪聲性能好（2）差錯(cuò)可控（3）易加密。

66.調(diào)制解調(diào)：若通信信道不允許直接傳輸計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)，則需要： ①調(diào)制 —— 在發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào) ②解調(diào) —— 在接收端將模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào) 用來(lái)完成調(diào)制解調(diào)功能的設(shè)備叫做調(diào)制解調(diào)器（modem）

67.數(shù)據(jù)通信按照信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，可以分為三種：?jiǎn)喂?、半雙工、全雙工 68.實(shí)現(xiàn)字符或數(shù)據(jù)塊之間在起止時(shí)間上同步的常用方法有同步傳輸和異步傳輸兩種。69.同步傳輸

（1）位同步：接收端根據(jù)發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時(shí)間和時(shí)鐘頻率來(lái)校正自己的時(shí)間基準(zhǔn)與時(shí)鐘頻率。

分類：外同步法、內(nèi)同步法

（2）字符同步：保證收發(fā)雙方正確傳輸字符的過(guò)程就叫做字符同步。

1起止式（異步式）分類：○：采用異步方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸就叫做異步傳輸

特點(diǎn)：每個(gè)字符作為一個(gè)獨(dú)立的整體進(jìn)行發(fā)送，字符之間的時(shí)間間隔可以是任意的 2同步式：○采用同步方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸就叫做同步傳輸, 將字符組織成組，以組為單位連續(xù)傳送。

70.異步傳輸：字符是數(shù)據(jù)傳輸單位 71.異步傳輸和同步傳輸?shù)膮^(qū)別：

（1）異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸。（2）異步傳輸?shù)膯挝皇亲址絺鬏數(shù)膯挝皇菐?/p>

（3）異步傳輸通過(guò)字符起止的開(kāi)始和停止碼抓住再同步的機(jī)會(huì)，而同步傳輸則是從數(shù)據(jù)中抽取同步信息。

（4）異步傳輸對(duì)時(shí)序的要求較低，同步傳輸往往通過(guò)特定的時(shí)鐘線路協(xié)調(diào)時(shí)序。（5）異步傳輸相對(duì)于同步傳輸效率較低 72.數(shù)據(jù)編碼方法：

（1）模擬數(shù)據(jù)編碼：振幅鍵控ASK、移頻鍵控FSK、移相鍵控PSK（2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼：非歸零碼NRZ、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼 73.模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字編碼：脈沖編碼調(diào)制PCM 74.人們把通過(guò)通信信道后接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象稱為傳輸差錯(cuò)，常簡(jiǎn)稱為差錯(cuò) 75.通信信道的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲

76.沖擊噪聲引起的傳輸差錯(cuò)為突發(fā)差錯(cuò)，引起突發(fā)差錯(cuò)的位長(zhǎng)稱為突發(fā)長(zhǎng)度（總結(jié)到這里我已經(jīng)神經(jīng)錯(cuò)亂了，大家湊合著看吧）

77.誤碼率是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，它在數(shù)值上近似為： Pe＝Ne／N（N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù)，Ne為被傳錯(cuò)的碼元數(shù)）

-9 78.計(jì)算機(jī)通信的平均誤碼率要求低于1079.協(xié)議的三要素：語(yǔ)法、語(yǔ)義、時(shí)序

80.OSI參考模型：物理層—數(shù)據(jù)鏈路層—網(wǎng)絡(luò)層—傳輸層—會(huì)話層—表示層—應(yīng)用層 81.物理層：協(xié)議(標(biāo)準(zhǔn))：規(guī)定了物理接口的各種特性

82：協(xié)議：面向字符的：數(shù)據(jù)以字符為單位傳輸，用控制字符控制通信

面向比特的：數(shù)據(jù)以位為單位傳輸，用幀中的控制字段控制通信

83.網(wǎng)絡(luò)層：CCITT：X.25 TCP/IP：IP 84.傳輸層的特點(diǎn)：

以上各層：面向應(yīng)用，本層及以下各層：面向傳輸；

與網(wǎng)絡(luò)層的部分服務(wù)有重疊交叉，功能取舍取決于網(wǎng)絡(luò)層功能的強(qiáng)弱；只存在于端主機(jī)中；實(shí)現(xiàn)源主機(jī)到目的主機(jī)“端到端”的連接 85.網(wǎng)絡(luò)層：為主機(jī)之間提供邏輯傳輸

傳輸層：為應(yīng)用進(jìn)程之間提供邏輯傳輸

網(wǎng)絡(luò)層則提供網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)間的“邏輯通信” 傳輸層提供主機(jī)中的進(jìn)程間的“邏輯通信” 86.應(yīng)用層：HTTP、FTP、TELNET、E-mail 87.88.TCP/IP是指?jìng)鬏斂刂茀f(xié)議和網(wǎng)際協(xié)議簇 89.TCP/IP協(xié)議特點(diǎn)：

1.開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)—免費(fèi)使用，獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)；

2.獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件—可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互連網(wǎng)中； 3.統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案—整個(gè)TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址； 4.標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議—提供多種可靠的用戶服務(wù) 90.TCP/IP層次：網(wǎng)絡(luò)接口層—網(wǎng)際層—傳輸層—應(yīng)用層 91.網(wǎng)絡(luò)接口層功能：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接受IP數(shù)據(jù)報(bào) 92.網(wǎng)際層功能：

處理來(lái)自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求、處理接受的數(shù)據(jù)報(bào)、處理互聯(lián)的路徑、流控與擁塞問(wèn)題 協(xié)議：IP 網(wǎng)際協(xié)議、ICMP 因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議

ARP 地址解析協(xié)議、RARP 逆地址解析協(xié)議 93．傳輸層：提供端－端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)

協(xié)議：傳輸控制協(xié)議 TCP —可靠的面向連接的協(xié)議

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 UDP —不可靠的無(wú)連接協(xié)議

94.應(yīng)用層：網(wǎng)絡(luò)終端(TELNET)協(xié)議：實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中遠(yuǎn)程登錄功能 文件傳輸協(xié)議(FTP)：實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中交互式文件傳輸功能 簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)：實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中電子郵件傳送 域名服務(wù)(DNS)：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備名字到IP地址映射

簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)：管理程序和代理程序之間的通信服務(wù) 超文本傳輸協(xié)議(HTTP)：用于WWW服務(wù)

95.OSI參考模型與TCP／IP參考模型比較： 相同：基于獨(dú)立的協(xié)議棧的概念 采用了層次結(jié)構(gòu)的概念，層的功能也大體相似 在傳輸層中二者定義了相似的功能

不同：OSI引入了服務(wù)、接口、協(xié)議的概念，TCP/IP則沒(méi)有，但他正是借鑒了OSI的這些概念建模的。

OSI先有模型，后有協(xié)議，TCP/IP則相反。OSI先有標(biāo)準(zhǔn)后實(shí)踐，TCP/IP則相反。OSI太復(fù)雜，TCP/IP簡(jiǎn)單卻并不全面。

分層不同，OSI模型有7層，TCP/IP模型有4層

OSI在網(wǎng)絡(luò)層提供無(wú)連接和連接兩種服務(wù)，而在傳輸層只提供連接服務(wù)。TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層為無(wú)連接，而傳輸層提供無(wú)連接和連接兩種服務(wù)。

96.IP地址 見(jiàn)教材P.68 —P.70 嫌麻煩 不想打

97.子網(wǎng)掩碼：懶得弄了 自己做練習(xí)題吧 教材P.84—P.92 98.IP地址與域名比較：

（1）域 名--用字符表示的網(wǎng)絡(luò)主機(jī)名是主機(jī)標(biāo)識(shí)符；

IP地址--數(shù)字型,難于記憶與理解

域名--字符型，直觀，便于記憶與理解（2）IP地址--用于網(wǎng)絡(luò)層

域名--用于應(yīng)用層

IP地址與域名： 全網(wǎng)唯一，一一對(duì)應(yīng)

99.Internet主機(jī)域名的一般格式是：主機(jī)名.單位名.類型名.國(guó)家代碼 100.電子郵件的特點(diǎn)

①傳遞迅速，范圍廣闊，比較可靠；

②不要求雙方都在場(chǎng)，不需要知道通信對(duì)象的位置； ③實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的郵件傳送；

④可以將文字、圖像、語(yǔ)音等多種類型的信息集成在一個(gè)郵件中傳送 101.電子郵件系統(tǒng)的協(xié)議：簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議 SMTP、郵件讀取協(xié)議POP3 102.Internet的遠(yuǎn)程登錄服務(wù)（TELNET）的主要作用 ①允許用戶與在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序進(jìn)行交互； ②當(dāng)用戶登錄到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)時(shí)，可以執(zhí)行遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的任何應(yīng)用程序，并且能屏蔽不同型號(hào)計(jì)算機(jī)之間的差異；

③用戶可以利用個(gè)人計(jì)算機(jī)去完成許多只有大型計(jì)算機(jī)才能完成的任務(wù) 103.TCP／IP的文件傳輸協(xié)議FTP：負(fù)責(zé)將文件從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)上，并且保證其傳輸?shù)目煽啃?/p>

104.WWW服務(wù)器采用超文本鏈路來(lái)鏈接信息頁(yè)

文本鏈路由統(tǒng)一資源定位器（URL）維持

WWW客戶端軟件（WWW瀏覽器）負(fù)責(zé)信息顯示向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求 105.WWW服務(wù)的特點(diǎn)

(1)以超文本方式組織網(wǎng)絡(luò)多媒體信息

(2)用戶可在世界范圍內(nèi)查找、檢索、瀏覽及添加信息(3)提供生動(dòng)直觀、易于使用、統(tǒng)一的圖形用戶界面

(4)網(wǎng)點(diǎn)間可以互相鏈接，以提供信息查找和漫游的透明訪問(wèn)(5)可訪問(wèn)圖像、聲音、影像和文本信息 106.HTML語(yǔ)言的作用

HTML是WWW上用于創(chuàng)建超文本鏈接的基本語(yǔ)言，可以定義格式化的文本、色彩、圖像 與超文本鏈接等，主要被用于WWW主頁(yè)的創(chuàng)建與制作 107.HTML語(yǔ)言的特點(diǎn)

（1）通用性（2）簡(jiǎn)易性（3）可擴(kuò)展性（4）平臺(tái)無(wú)關(guān)性（5）支持用不同方式創(chuàng)建HTML文檔

108.URL描述了瀏覽器檢索資源所用的協(xié)議、資源所在計(jì)算機(jī)的主機(jī)名，以及資源的路徑與文件名。

109.URL使用的協(xié)議：gopher、ftp、file、telnet 110.DNS名稱的解析方法：用hosts文件進(jìn)行解析、通過(guò)DNS服務(wù)器解析 111.DNS服務(wù)器的兩種查詢方法

（1）遞歸查詢：遞歸查詢是最常見(jiàn)的查詢方式（2）迭代查詢 112.網(wǎng)絡(luò)中的信息安全問(wèn)題：信息存儲(chǔ)安全與信息傳輸安全

113.信息傳輸安全問(wèn)題的四種基本類型：截獲、篡改、竊聽(tīng)、偽造

第五篇：傳感器原理與應(yīng)用

傳感器原理與應(yīng)用（專業(yè)限選課）

Principle and Application of Sensor

【課程編號(hào)】XZ260111

【學(xué)分?jǐn)?shù)】2

【學(xué)時(shí)數(shù)】24+6+9（實(shí)驗(yàn)課時(shí)）【課程類別】專業(yè)限選 【編寫日期】2010.3.30 【先修課程】電路分析、模電、數(shù)電

【適用專業(yè)】電子信息工程類

一、教學(xué)目的、任務(wù)

《傳感器原理和應(yīng)用》是電子及自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課。它有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程使學(xué)生掌握各類傳感器的基本原理、主要性能及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；能合理地選擇和使用傳感器； 掌握常用傳感器的工程設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)研究方法；了解傳感器的發(fā)展動(dòng)向。

二、課程教學(xué)的基本要求

現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱是傳感器技術(shù)﹑通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們分別構(gòu)成了信息系統(tǒng)的“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”。在機(jī)械工程中,傳感器對(duì)于機(jī)械電子、測(cè)量、控制、計(jì)量等領(lǐng)域都是必不可少的獲取信息的關(guān)鍵部件。

鑒于上述認(rèn)識(shí)并考慮學(xué)科特色,在本課程有限學(xué)時(shí)內(nèi),要求學(xué)生重點(diǎn)掌握下列幾方面的知識(shí)：⑴傳感器的基本概念﹑術(shù)語(yǔ)和特性；⑵常用傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；⑶傳感器測(cè)量電路；⑷傳感器的典型應(yīng)用。

三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配

第1章 傳感與檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)自學(xué)

主要內(nèi)容：

1.1測(cè)量概論

1.2測(cè)量數(shù)據(jù)的估計(jì)和處理

教學(xué)要求：

了解測(cè)量的基本概念，測(cè)量系統(tǒng)的特性，測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理的各種方法。

第2章 傳感器概述2學(xué)時(shí)

2.1傳感器的組成與分類

2.2傳感器的基本特性

教學(xué)要求：

熟悉傳感器的輸出--輸入特性與內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的外部特性，掌握其靜態(tài)特性，動(dòng)態(tài)特性的分析方法。

第3章 應(yīng)變式傳感器4學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

3.1 工作原理

3.2 應(yīng)變片的種類、材料及粘貼

3.3 電阻應(yīng)變片的特性

3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路

3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

熟悉應(yīng)變片傳感器的工作原理及外部特性，了解其應(yīng)用范圍，掌握測(cè)量電路的分析方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)一應(yīng)變片性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)3學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：金屬箔式應(yīng)變片性能——單臂電橋、半橋和全橋。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：掌握使用金屬箔式應(yīng)變片組成單臂電橋、半橋和全橋的方法，了解在不同電路

形式時(shí)電路的輸出特性。

注意要點(diǎn)：確保接線正確，電源電壓不能用錯(cuò)。

第4章 電感式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

4.1自感式電感傳感器

4.2差動(dòng)變壓器式傳感器

4.3電渦流式傳感器

教學(xué)要求：

了解電感式傳感器的應(yīng)用范圍，工作特點(diǎn)，掌握其組成的各種測(cè)量電路的分析方法及組成特點(diǎn)。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)二電渦流式傳感器的靜態(tài)位移性能3學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：電渦流式傳感器的工作原理和工作情況，動(dòng)手自制一個(gè)渦流探頭，利用實(shí)驗(yàn)室放大器

及振蕩器對(duì)不同被測(cè)材料（即混料）進(jìn)行分選。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：研究電渦流傳感器特性，被測(cè)材料（物質(zhì)）對(duì)傳感器的特性的影響以及電渦流

傳感器的應(yīng)用。

注意要點(diǎn)：確保接線正確，激勵(lì)、響應(yīng)線圈不能用錯(cuò)。

第5章電容式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

5.1電容式傳感器的工作原理和結(jié)構(gòu)

5.2電容式傳感器的靈敏度及非線性

5.3電容式傳感器的等效電路

5.4電容式傳感器的測(cè)量電路

5.5電容式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

熟悉電容式傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)，掌握其在非電量測(cè)量與自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用。

其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)三 變面積式電容傳感器的性能1學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：變面積式電容傳感器的工作原理和工作情況。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：熟悉變面積式電容傳感器的工作原理和工作情況；研究差動(dòng)式電容傳感器特性。注意要點(diǎn)：確保接線正確，電源電壓不能用錯(cuò)。

第6章 壓電式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

6.1壓電效應(yīng)及壓電材料

6.2 壓電式傳感器測(cè)量電路

6.3 壓電式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

了解壓電式傳感器具有的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，掌握其組成的測(cè)量電路分析及應(yīng)用。

第7章 磁電式傳感器4學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

7.1磁電感應(yīng)式傳感器

7.2 霍爾式傳感器

教學(xué)要求：

掌握磁電式傳感器的各種不同類型及應(yīng)用范圍。

其它教學(xué)環(huán)節(jié)：實(shí)驗(yàn)四 霍爾傳感器特性研究及應(yīng)用2學(xué)時(shí)

實(shí)驗(yàn)性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：霍爾傳感器在交、直流信號(hào)激勵(lì)下的特性。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：了解霍爾傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理；實(shí)驗(yàn)研究霍爾傳感器在交、直流信號(hào)激勵(lì)

下的特性；掌握霍爾傳感器測(cè)量振幅和稱重應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法。

注意要點(diǎn)：確保接線正確，電源電壓不能超出規(guī)定值。

第8章 光電式傳感器3 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

8.1光電器件

8.2光纖傳感器

教學(xué)要求：

熟悉典型的光電器件的特性和應(yīng)用，了解光纖傳感器及其技術(shù)發(fā)展方向，掌握紅外傳感器的應(yīng)用。

第9章 半導(dǎo)體傳感器2學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

9.1半導(dǎo)體氣敏傳感器

9.2濕敏傳感器

9.3色敏傳感器

9.4半導(dǎo)體式傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

了解以半導(dǎo)體材料組成的各種傳感器及其它們的工作原理，掌握氣敏、濕敏、色敏傳感器在測(cè)量電路中的應(yīng)用及其電路分析。

第10章 超聲波傳感器2學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

10.1超聲波及其物理性質(zhì)

10.2超聲波傳感器

10.3超聲波傳感器應(yīng)用用

教學(xué)要求：

熟悉超聲波傳感器的工作原理及其物理性質(zhì)，掌握超聲波傳感器的應(yīng)用。

第11章 微波傳感器1學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

11.1微波概述

11.2微波傳感器的原理和組成11．3微波傳感器的應(yīng)用

教學(xué)要求：

了解壓電式傳感器具有的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍，掌握其組成的測(cè)量電路分析及應(yīng)用。

第12章 輻射式傳感器1 學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

12.1紅外傳感器

12.2核輻射傳感器

教學(xué)要求：

了解輻射式傳感器的特性及應(yīng)用。

第13章 數(shù)字式傳感器自學(xué)

主要內(nèi)容：

13.1光柵傳感器

13.2編碼器

13.3感應(yīng)同步器

教學(xué)要求：

了解數(shù)字式傳感器的特點(diǎn)及應(yīng)用。

第14章 智能式傳感器自學(xué)

主要內(nèi)容：

14.1概述

14.2傳感器的智能化

14.3集成智能傳感器

教學(xué)要求：

了解集成智能感器的特性及應(yīng)用。

第15章 傳感器在工程檢測(cè)中的應(yīng)用4學(xué)時(shí)

主要內(nèi)容：

15.1溫度測(cè)量

15.2壓力測(cè)量

15.3流量測(cè)量

15.4物位測(cè)量

教學(xué)要求：

了解熱電偶的結(jié)構(gòu)和原理、熱電效應(yīng)的構(gòu)成成份。掌握熱電偶的基本定律、冷端補(bǔ)償方法、測(cè)量計(jì)算方法。了解熱電阻的工作原理、結(jié)構(gòu)，掌握應(yīng)用方法。了解傳感器在工程檢測(cè)中的作用及其應(yīng)用。

四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及教學(xué)方法

重點(diǎn)：各種常見(jiàn)的、應(yīng)用廣泛的傳感器的基本原理、基本特性、轉(zhuǎn)換電路以及工程應(yīng)用，及分析、設(shè)計(jì)方法。以課堂講授為主，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)所學(xué)各類傳感器的性能及工作原理理解。

難點(diǎn)：各種傳感器的特性分析。

五、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定方式：

考核方式：考查，六、教材及參考書目

推薦教材：

《傳感器原理及工程應(yīng)用》（第三版），郁有文等編著，西安科技大學(xué)出版社，2008年參考書：

1．王化祥，《傳感器原理與應(yīng)用》，天津大學(xué)出版社，第七版，2003

3．劉君華，《智能傳感器系統(tǒng)》，西安電子科技大學(xué)出版社，第一版，1999

4．單成祥，《傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用》，國(guó)防工業(yè)出版社，1999

4．趙負(fù)圖，《現(xiàn)代傳感器集成電路》，人民郵電出版社，2000

修（制）訂人：審核人：

2010年 3 月30日