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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。 aq_K,li #w  
此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。 &mVClq  
该教程将会介绍光放大器库这一部分。 uthW AT &  
光放大器 u:|^L]{  
全局参数 _LwF:19Il  
使用Optisystem的第一步是设置全局参数。 4RVqfD  
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。 R;Dj70g  
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。 Vq]ixag2^  
这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1) H~s8M  
图1 全局参数:Signals 标签
cdL]s^z  
)1#/@cU  
本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。 p =nbsS~":  
 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)。 o FP8s[B  
图2 全局参数:Simulation参数标签
*:xOenI  
\h=*pAf  
系统设置 hQj@D\}  
(a)
D#1R$4M=  
(b)
图3 EDFA布局
0}e?hbF%U  
(o B4*  
Signals标签 zJy=1r  
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。 8k-]u3  
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。 E& 6I`8  
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。 [nig^8  
要解决第一个问题,你只需增加迭代次数 e,}h^^"  
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)。 .o`Io[io  
图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay
:po6%}hn  
图5 在布局中加入Optical Delay
_*e_? ]G-  
-V{"Lzrfug  
运行模拟 a-|pSe*rx  
我们可以运行图3所示的系统然后分析结果: [A =0fg5  
 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 ]P wS3:x  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 Wj,s/Yr:  
查看结果 uT, i&  
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 M;<!C%K>  
7u&l]NC?y  
图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 ^wBlQmW7J  
  
图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
}#D=Rf?2\P  
>R]M:Wx  
运行模拟 $Okmurnn  
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: FulFEnSV  
 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 #fa,}aj  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 b]z_2h~`  
R]%"YQ V  
查看结果 d*{Cv2A.  
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 34!.5^T  
!gW`xVGv  
图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 n-8/CBEH(  
   %dPk,Ylz  
  
  
图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
N8Rq7i3F?a  
qzNb\y9G  
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。 /xJD/"Y3&  
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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