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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。 U'(@?]2 <G  
此处展示的案例可在Optisystem安装文件夹samplesOptical amplifiers中找到。 %2jRJ  
该教程将会介绍光放大器库这一部分。 OmR) W'  
光放大器 JgmX=6N  
全局参数 .h7`Q{  
使用Optisystem的第一步是设置全局参数。 :7 P/ZC%  
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。 o'SZ sG  
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。 / !@@  
这些参数是Iterations和Initial delay,可以在全局参数窗口中获得(图1) 9cwy;au  
图1 全局参数:Signals 标签
:K)7_]y  
t0*,%ge:<  
本次教程中,除了一些全局参数,我们会使用默认参数。 t) :'XGk@  
 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)。 V6ICR{y<3  
图2 全局参数:Simulation参数标签
vk&6L%_~a  
%qYiE!%&  
系统设置 ;qN;oSK  
(a)
Sd |=*X  
(b)
图3 EDFA布局
"h'+!2mf  
$%P?2g"j,  
Signals标签 'C2X9/!,  
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。 ]9P2v X   
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。 dz>2/'  
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。 : [r/ Y  
要解决第一个问题,你只需增加迭代次数 IGQcQ/M  
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)。 P\lEfsuR  
图4 全局参数-增加迭代数和启用Initial Delay
hRwj-N%C  
图5 在布局中加入Optical Delay
iX|K4.Pz{  
00-cT9C3  
运行模拟 9k.5'#  
我们可以运行图3所示的系统然后分析结果: ' %&gER  
 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 G=ly .  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 a7@':Rb n  
查看结果 `i:DmIoz  
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 y<5RV>"Vg  
Rl/5eE8  
图6显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 6Lb(oY}\3  
  
图6 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
y9)w(y !  
J{!U;r!6  
运行模拟 SYE+A`a  
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: "\k| Z  
 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 ?l9j]  
 在计算对话框中,点击Play按钮。计算应当能无误进行。 2if7|o$=  
yt@7l]I  
查看结果 &pzf*|}  
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 e=^^TX`I  
DEw>f%&4  
图7显示了6次迭代和初始延迟的WDM分析仪的结果。 !*1 $j7`tP  
   NHL9qL"qk  
  
  
图7 Dual Port WDM Analyzer不同迭代次数的结果
y<g1q"F  
m!K`?P]:N  
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。 OAauD$Hh  
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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