辯證法在《光纖通信》教學(xué)中的運(yùn)用

彭小平　李剛　 羅倩倩

摘要：本文首先強(qiáng)調(diào)了辯證法在教學(xué)工作中的重要性。然后運(yùn)用辯證法的基本理論和基本方法重點(diǎn)探討了辯證法在《光纖通信》教學(xué)中的指導(dǎo)作用，并揭示了辯證法在實(shí)踐活動(dòng)中的重要意義。

關(guān)鍵詞：辯證法;光纖通信;教學(xué)

一、引言

當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)高度信息化的社會(huì)，“通信”無(wú)所不在，那么，作為一名高校通信專業(yè)教師，如何提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)符合時(shí)代要求、具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的通信專業(yè)人才是擺在我們面前迫切需要解決的問(wèn)題。其中，最重要的是要求教師學(xué)習(xí)和掌握馬克思主義世界觀和方法論，并融于教學(xué)體系之中用來(lái)指導(dǎo)教學(xué)，把辯證法的理論貫穿整個(gè)教學(xué)的始終，對(duì)大學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的世界觀和方法論教育，培養(yǎng)他們學(xué)會(huì)運(yùn)用馬克思主義的立場(chǎng)、觀點(diǎn)、方法分析和解決通信專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的實(shí)際問(wèn)題。因此，通信專業(yè)教師研究和掌握馬克思主義辯證方法在通信課程教學(xué)中的應(yīng)用，是非常必要的;同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力，掌握唯物辯證法的分析方法也是通信課程教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)之一[1]。

各門具體科學(xué)研究各個(gè)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的特殊規(guī)律，唯物辯證法研究事物聯(lián)系和發(fā)展的最普遍的本質(zhì)，揭示支配自然、社會(huì)和人類思維的最一般的發(fā)展規(guī)律[2]。唯物辯證法的理論內(nèi)容極為豐富，其體系是由一系列基本規(guī)律和基本范疇構(gòu)成的，本文主要討論質(zhì)量互變規(guī)律、對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律及其在《光纖通信》教學(xué)中的具體運(yùn)用。

二、辯證法在《光纖通信》教學(xué)中的具體運(yùn)用

《光纖通信》教學(xué)中的辯證法是《光纖通信》教學(xué)的方法論基礎(chǔ)，是馬克思主義世界觀和方法論在《光纖通信》教學(xué)中的具體運(yùn)用，是辯證唯物主義基本原理與《光纖通信》教學(xué)具體實(shí)踐相結(jié)合。下面運(yùn)用質(zhì)量互變規(guī)律、對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律探討辯證法在《光纖通信》教學(xué)中的指導(dǎo)作用。

光的吸收是光波與物質(zhì)的相互作用過(guò)程。光波通過(guò)傳輸介質(zhì)后光強(qiáng)I減弱，其變化規(guī)律為 ，式中 為吸收系數(shù)，它由傳輸介質(zhì)的特性決定。一般情況下，此式為光的吸收的線性規(guī)律，當(dāng)光的強(qiáng)度I不大時(shí)，光的吸收的線性規(guī)律是相當(dāng)精確的， 不隨光強(qiáng)而變化;但是當(dāng)光的強(qiáng)度很大時(shí)，出現(xiàn)了光與物質(zhì)的非線性相互作用過(guò)程，此時(shí)吸收系數(shù) 依賴于光的強(qiáng)度， 是光強(qiáng)的函數(shù)[3]。這個(gè)教學(xué)實(shí)例中蘊(yùn)涵著質(zhì)量互變規(guī)律的唯物辯證法思想，當(dāng)光的強(qiáng)度I不是很大時(shí)，光強(qiáng)的增大， 為定數(shù)，線性規(guī)律相當(dāng)精確;但是當(dāng)光強(qiáng)I變化到很大時(shí)，量變達(dá)到臨界點(diǎn)超出了“度”，由量變發(fā)展到質(zhì)變，光與物質(zhì)的相互作用變成了非線性過(guò)程了， 將發(fā)生變化，不再是常數(shù)了，而是光強(qiáng)的函數(shù)。

在光纖通信系統(tǒng)中，光發(fā)送機(jī)耦合進(jìn)光纖的功率越大，可通信的距離就越長(zhǎng);但光功率太大也會(huì)使系統(tǒng)工作在非線性狀態(tài)，對(duì)通信將產(chǎn)生不良影響。因此，要求光源應(yīng)有“合適”的光功率輸出[3]。所以，在光纖通信系統(tǒng)中，光發(fā)送機(jī)要有合適的輸出光功率，這個(gè)“合適”的功率就是保持系統(tǒng)線性工作狀態(tài)的數(shù)量界限—“度”;如果功率的量變突破了“度”的數(shù)量界限，就導(dǎo)致質(zhì)變，系統(tǒng)進(jìn)入非線性工作狀態(tài)。

在光纖通信系統(tǒng)中，雪崩光電二極管不僅具有光電轉(zhuǎn)換作用，而且具有內(nèi)部放大作用，其放大作用是通過(guò)雪崩光電二極管內(nèi)部的雪崩倍增效應(yīng)來(lái)完成的，這是雪崩倍增效應(yīng)的有利方面;但是由于雪崩倍增效應(yīng)的隨機(jī)性，將會(huì)引入噪聲，這是雪崩倍增效應(yīng)的不利的方面。事物發(fā)展的源泉和動(dòng)力在于事物內(nèi)部的矛盾性，矛盾對(duì)立面的同一和斗爭(zhēng)推動(dòng)著事物的發(fā)展。通信理論與技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在原因是通信系統(tǒng)的內(nèi)部矛盾，推動(dòng)了通信理論與技術(shù)的不斷發(fā)展，該實(shí)例也是辯證法在《光纖通信》教學(xué)中的具體運(yùn)用。

光在光纖中傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于光纖的吸收損耗、散射損耗和彎曲損耗等原因，造成了光功率的損耗，嚴(yán)重地限制了光纖傳輸系統(tǒng)中的中繼距離，為此，需要對(duì)減弱的光信號(hào)進(jìn)行放大。在某種意義上說(shuō)，光放大器解決了損耗問(wèn)題，增加了通信距離，但在增加通信距離的同時(shí)又加重了色散，因?yàn)榕c光電中繼相比，光放大器不能把它的輸出信號(hào)恢復(fù)成原來(lái)的形狀。其結(jié)果是輸入信號(hào)經(jīng)多個(gè)放大器放大后，它引入的色散累積使輸出信號(hào)波形在時(shí)間上展寬，產(chǎn)生碼間干擾，增加誤碼率，對(duì)系統(tǒng)傳輸速率和距離產(chǎn)生了嚴(yán)重的限制。因此就需要色散補(bǔ)償使輸出的光信號(hào)恢復(fù)成原來(lái)的形狀[3]。由該實(shí)例可以看出，通過(guò)光放大，增加了通信距離;但在增加通信距離的同時(shí)又加劇了色散，需要進(jìn)行色散補(bǔ)償。辯證法認(rèn)為，任何事物內(nèi)部都存在著矛盾，事物內(nèi)部矛盾是事物自我運(yùn)動(dòng)的源泉，同時(shí)任何事物又都與周圍其他事物發(fā)生聯(lián)系與交互影響，促進(jìn)事物自身的變化發(fā)展。在光纖通信過(guò)程中，由于光放大技術(shù)的發(fā)展，光纖放大器的實(shí)用化，光纖損耗已不再是光纖通信的主要限制因素。色散是影響通信質(zhì)量的主要原因，為了消除或減少光纖通信系統(tǒng)中色散的影響，必須發(fā)展新的色散補(bǔ)償技術(shù)。正是由于這些困難反而促進(jìn)了新的光纖通信理論和技術(shù)不斷出現(xiàn)，這充分說(shuō)明了通信系統(tǒng)的內(nèi)部矛盾、通信系統(tǒng)與周圍其他系統(tǒng)的聯(lián)系與交互影響促進(jìn)了通信理論與技術(shù)的發(fā)展。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面幾個(gè)典型事例教學(xué)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到《光纖通信》課程內(nèi)部處處蘊(yùn)涵著哲學(xué)思想，光纖通信理論和技術(shù)的發(fā)展充滿了辯證法思想。辯證法只有與具體的自然學(xué)科相結(jié)合才能發(fā)揮其生命力和戰(zhàn)斗力;只有從具體自然科學(xué)內(nèi)部找出辯證法的規(guī)律并從自然學(xué)科里加以闡述和發(fā)展，才是辯證法與自然科學(xué)的完美結(jié)合[1]。以辯證法的觀點(diǎn)來(lái)分析光纖通信理論與技術(shù)，有助于我們更加深入地認(rèn)識(shí)光纖通信理論與技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和趨勢(shì)，正確地選擇光纖通信理論與技術(shù)發(fā)展的方向，更好地學(xué)習(xí)、利用和發(fā)展光纖通信理論與技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭小平.通信專業(yè)課程教學(xué)中的辯證法[J].科技信息，2009，（34）：103-104.

[2]李秀林等.辯證唯物主義和歷史唯物主義原理（第四版）[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，1995.

[3]袁國(guó)良.光纖通信簡(jiǎn)明教程（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016.

作者簡(jiǎn)介：

彭小平，男，湖北文理學(xué)院物電學(xué)院副教授，碩士，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信;

李剛，男，湖北文理學(xué)院物電學(xué)院副教授，博士，研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì);

羅倩倩，女，湖北文理學(xué)院物電學(xué)院副教授，碩士，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信。