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infotek 2026-04-22 09:46

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。 ,ok J eZ  
此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。 0^&R7Rv c  
该教程将会介绍光放大器库这一部分。 +R#`j r"  
光放大器 e~s7ggg2k  
全局参数 q&$0i   
使用Optisystem的第一步是设置全局参数。 KHus/M&0  
我们都知道,主要的一个参数是time window,它由比特率和序列长度计算得到。 h!N&gZ[0  
对于放大器和激光器的设计,还有其它可以定义模拟中的迭代次数和引入初始延迟的重要参数。 T7,Gf({  
这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1) &#oZ>`Qu  
图1 全局参数:Signals 标签
e3={$Ah  
V=4u7!ha  
本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。 !bV(VRbu  
 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)。 3zA=q[C  
图2 全局参数:Simulation参数标签
txfwLqx  
d)GkXll1D  
系统设置 qv*uM0G6i  
(a)
0HJqsSZ$mW  
(b)
图3 EDFA布局
r{!"%03H_  
_IKP{WNB  
Signals标签 7YXXkdgbd  
尽管所有的组件都在布局中正确地连接了,但是我们还不能正常的运行模拟。 fpK0MS]=b  
首先,因为我们考虑信号在两个方向上传输,所以我们需要不止一个全局迭代来使系统的结果收敛。 )Kk(P/s  
其次,第一次迭代中,双向组件的左输入端口没有反向信号,例如隔离器和泵浦耦合器,这会使模拟被终止。 ~2A$R'xb  
要解决第一个问题,你只需增加迭代次数 zj$_iB`9  
要解决第二个问题,有两个可能的解决方案:我们可以启用在Signals标签的Initial delay参数(图4)或者我们可以在布局中加入Optical Delay(图5)。 ilRm}lU|x  
图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay
C|d!'"p  
图5 在布局中加入Optical Delay
&iND&>?  
>_0 i=.\  
运行模拟 N]s7/s  
我们可以运行图3所示的系统然后分析结果: E #{WU}  
 要运行模拟,你可以在File菜单选择Calculate。你也可以按Ctrl+F5或者使用工具栏的计算按钮。在选择计算后,计算对话框应该会出现 ?` eYW Z">  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 (LT\ IJSM  
查看结果 tY$ty0y-e  
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 x:n9dm  
;[OJ-|Q  
图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 ,F?~'-K  
  
图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
ngkeJ)M0$  
QK3j_'F=E  
运行模拟 nhQ44qRgQ  
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: Gx h~  
 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 w-'D*dOi  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 3dX=xuQ%/  
-0KbdHIKb'  
查看结果 (| 36!-(iK  
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 ^!o1l-Y^gr  
L VU)W^  
图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 -l40)^ E}  
   iA%' ;V  
  
  
图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
{Ukc D+.Y  
2iR:*}5  
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。 _8x'GK tU  
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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