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infotek 2026-04-22 08:46

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。 }^t?v*kcA  
此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。 >?tpGEZ\  
该教程将会介绍光放大器库这一部分。 (H7q[UG|  
光放大器 |BR&p)7)  
全局参数  R !HL+  
使用Optisystem的第一步是设置全局参数。 f QdQ[  
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。 b%6 _LK[  
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。 O #"O.GX<  
这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1) 1?;s!6=  
图1 全局参数:Signals 标签
IN"qJ3<k  
VlH9ap  
本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。 P_}$|zj7  
 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)。 <v?-$3YT  
图2 全局参数:Simulation参数标签
C|+5F,D  
OLq/OO,w  
系统设置 q :gH`5N  
(a)
e5dwq  
(b)
图3 EDFA布局
b1+Nm  
LF8B5<[O  
Signals标签 Y (Q8P{@(  
尽管所有的组件都在布局中正确地连接了,但是我们还不能正常的运行模拟。 e>/PW&Z8Z  
首先,因为我们考虑信号在两个方向上传输,所以我们需要不止一个全局迭代来使系统的结果收敛。 ;,D7VxWhY  
其次,第一次迭代中,双向组件的左输入端口没有反向信号,例如隔离器和泵浦耦合器,这会使模拟被终止。 hM-qC|!  
要解决第一个问题,你只需增加迭代次数 Z=ho7i  
要解决第二个问题,有两个可能的解决方案:我们可以启用在Signals标签的Initial delay参数(图4)或者我们可以在布局中加入Optical Delay(图5)。 q?wB h^  
图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay
V'8 (}(s/  
图5 在布局中加入Optical Delay
iVA_a8}  
1mf_1spB  
运行模拟 9E+^FZe  
我们可以运行图3所示的系统然后分析结果: x~ I cSt  
 要运行模拟,你可以在File菜单选择Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具栏的计算按钮。在选择计算后,计算对话框应该会出现 `ainJs:B  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 kC)dia{$  
查看结果 ) E5ax~  
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 fYpy5vc-dm  
xf|=n  
图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 Bi]%bl>%  
  
图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
,MdCeA%`  
3.soCyxmc  
运行模拟 0=~Ji_5mB  
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: w1.~N`g$  
 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 zk?lNs  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 Zscmc;G  
'8Yx  
查看结果 F4*f_lP  
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 c#_%|gg  
|(Sqd;#v  
图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 Rzz*[H  
   Te;`-E L  
  
  
图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
kj>XKZL10  
]itvu:pl%  
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。 v6]lH9c{,  
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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