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    [技术]OptiSystem应用:平均光孤子系统 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-09-05
    超高速、超长中继距离传输一直是光纤通信所追求的目标。而光纤损耗、色散和非线性效应是其发展的主要限制因素。光纤的色散使光信号的脉冲展宽,而光纤中还有一种非线性的特性,光纤的非线性特性在光的强度变化时使频率发生变化,从而使传播速度变化,这种特性会使光信号的脉冲产生压缩效应。 c5 ^CWk K  
    非线性作用会部分抵消色散所带来的脉冲展宽,当两种效应达到平衡时,光脉冲在传播过程中脉冲宽度不再发生变化,光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样变成了理想的光脉冲,这种脉宽不再随传播过程变化的理想脉冲,称为光孤子。 CGyw '0S  
    4gR;,%E\TO  
    1.仿真任务 zx #HyO[a  
    本课程演示了在由SMF(单模光纤)组成的500km光链路上以10Gb/s传输的平均光孤子系统 h7 r *5E  
    光孤子通信系统脉冲器进行编码调制,通过光功率放大器(如EDFA)对传输过程中信号能力衰耗进行补偿、并在光纤中进行传输,光纤中的非线性效应抵消色散的脉冲展宽,使光孤子信号在长距离光纤稳定传输。 hQWo ]WF(J  
    sej$$m R  
    2.仿真步骤 rXh*nC  
    图1所示为光路图。 X RQz~Py  
    $O'IbA  
    图1.光路布局
    19h@fA[:  
    图2是用于实现10 Gb/s传输的全局参数 _^%DfMP3i\  
    9Sey&x  
    图2.全局参数设置 yg@8&;bP`  
    图3为脉冲参数。 <%Al(Lm0  
     i)!2DXn  
    图3 脉冲参数设置
    \rpXG9  
    我们设定: 969Y[XQ  
    比特速率      B= 10 Gb/s → TB = 100 ps. wU}%]FqtZ=  
    序列长度      16 bits ;:PxWm|_  
    脉冲波长      λ= 1300 nm {*PbD;/f  
    TFWHM = 20 ps    —> To = 0.567 TFWHM =11.34 ps fxQ4kiI  
    输入峰值功率   21.7 mW 8a8CY,n{  
    #3knKBH  
    图4和图5显示了非线性色散光纤的参数。 ~K/_51O'  
    图4.非线性色散光纤的Main参数
    ;5 p;i 8m  
    图5.非线性色散光纤的Dispersion参数
    |!q,J  
    我们将设定长度为50 km、损耗为0.4 dB/km的SMF。 J#?` l,  
    (V x2*Aw]  
    注:不考虑群延迟和三阶色散的影响。 ^)p+)5l   
    在每条光纤之后,信号用EDFA进行放大。因此,LA=50 km。满足条件LA<LD(见图6)。 dQs>=(|t  
    wnU-5r&!]  
    图6.非线性色散光纤的Nonlinearities参数 X> T_Xc  
    对于Kerr非线性系数γ=n2ω0/cAeff,非线性折射率n2=2.6×10-20[m2/W]. dKQu  
    .TM. v5B  
    50 km SMF的线性损耗为20 dB,损耗用增益为20dB的理想EDFA进行周期性补偿。 xj[v$HP  
    该SMF的光孤子峰值功率为5.8mW。平均光孤子的输入功率为27.1mW。为了证明平均光孤子输入功率的重要性,我们将考虑具有两个不同输入功率的500km SMF中的光孤子传播: 5AK@e|G$w  
    ——5.8 mW——光孤子峰值功率(功率不足) qi*Dd[OG  
    ——27.1mW——考虑周期性放大的光孤子峰值功率(平均光孤子) Ye|(5f  
    对循环数量0、4、7和10进行扫描,用这些循环来表示SMF中的传播距离0、200、350和500km。 Jsa]RA  
    =o:1Rc7J  
    3.仿真结果 MCAWn H  
    图7显示了脉冲的初始模式,以及在SMF中传输200、350和500km后的相同脉冲模式。每50km用EDFA进行周期性放大,27.1mW的光孤子峰值功率。 Z<iK(?@O  
       25j?0P"&  
    图7.平均光孤子脉冲
    H]}mg='kI  
    可以清楚地看到脉冲模式的良好保存。脉冲、光纤和放大参数对于平均光孤子是有效的。 T/PmT:Qg `  
    图8显示了脉冲的初始模式,以及在SMF中传输200、350和500km后的相同脉冲模式,以及每50km用EDFA进行周期性放大,峰值功率为5.8 mW。 Nwo*tb:  
       h0 Xc=nj  
    图8.功率不足的脉冲模式
    B7wzF"  
    由于使用了不适当的脉冲功率,图案中的脉冲无法保持其形式。结果,脉冲变宽并且出现复杂的结构  Q@!XVQx4  
    这节课演示了平均光孤子系统。它要求: }9 ]7V<  
    1.满足绝热条件LA<LD; vm7ag 7@O  
    2.适当的脉冲峰值功率。 `GSl}A  
     
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