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infotek 2025-07-09 07:55

OptiSystem应用:光放大器EDFA的仿真

Optisystem可以设计和模拟光纤放大器和光纤激光器。 sZ7{_}B  
此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。 H/Y ZwDx,i  
该教程将会介绍光放大器库这一部分。 h@t&n@8O?  
光放大器 ~M2w&g;1  
全局参数 5&\Q0SX(~  
使用Optisystem的第一步是设置全局参数。 #:e52=  
我们都知道,主要的一个参数是time window,它由比特率和序列长度计算得到。 +.NopI3:  
对于放大器和激光器的设计,还有其它可以定义模拟中的迭代次数和引入初始延迟的重要参数。 _6(QbY'JV`  
这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1) O\=3{  
图1 全局参数:Signals 标签
PJsiT4<  
TnCN2#BO  
本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。 .{*V^[.  
 在全局参数对话框,将参数Bit rate设置为2.5e9,Sequence length为32,Samples per bit为32。Time window参数应该为1.28e-8(图2)。 D*I%=);B_  
图2 全局参数:Simulation参数标签
N)WAzH  
:"|}oKT%mP  
系统设置 hj4Kv  
(a)
e@F9'z4  
(b)
图3 EDFA布局
f^Lw3|rq4  
a$l  
Signals标签 Rku9? zf^  
尽管所有的组件都在布局中正确地连接了,但是我们还不能正常的运行模拟。 &ScADmZP^d  
首先,因为我们考虑信号在两个方向上传输,所以我们需要不止一个全局迭代来使系统的结果收敛。 +x\b- '  
其次,第一次迭代中,双向组件的左输入端口没有反向信号,例如隔离器和泵浦耦合器,这会使模拟被终止。 8.ll]3))  
要解决第一个问题,你只需增加迭代次数 49E<`f0  
要解决第二个问题,有两个可能的解决方案:我们可以启用在Signals标签的Initial delay参数(图4)或者我们可以在布局中加入Optical Delay(图5)。 U5[xW  
图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay
Nl"< $/  
图5 在布局中加入Optical Delay
pc J5UJY  
m$Lq#R={Z  
运行模拟 2xN1=ug  
我们可以运行图3所示的系统然后分析结果: RHZ5f0b4L  
 要运行模拟,你可以在File菜单选择Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具栏的计算按钮。在选择计算后,计算对话框应该会出现 }E+#*R3auB  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 9# IKb:9k  
查看结果 b)tvXiO1>  
为了查看结果,双击Dual Port WDM Analyzer。通过浏览Signal Index参数,你可以查看每一次迭代的结果 prV:Kq;O  
Es/\/vF7]D  
图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 JBo/<W#|  
  
图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
Q-k{Lqa-  
,W;\6"Iwx'  
运行模拟 llXyM */  
为了比较图3和图5两种不同设计的结果,我们可以模拟图5所示的系统然后分析结果: Y9F!HM-`  
 要运行模拟,你可以在File菜单选择Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具栏的计算按钮。在选择计算后,弹出计算对话框 k4FxdX  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 DG}} S 5  
`9}\kn-</8  
查看结果 wws)**]J8  
要查看结果,双击Dual Port WDM Analyzer。通过浏览Signal Index参数,你可以查看每一次迭代的结果 i Tg?JoE2  
d h#4/Wa,  
图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 k>I[U}h  
   F:"<4hiA"  
  
  
图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
S-&[Tp+N  
[4KW64%l  
正如我们所看到的,第二个设计收敛速度比带有Initial Delay的设计快。图3的设计因为有Initial Delay需要更多的迭代次数。 @-|{qP=Dy  
观察增益与波长关系
(a)             (b)
图8 图像(a) Gain x Wavelength 和(b) NF x Wavelength
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